4. Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej.

Zaprojektowano sieć wodociągową obwodową. Obliczenia hydrauliczne tej sieci przeprowadzono metodą Crossa.

4.1. Obliczenie rozbiorów z węzłów i odcinków.

Dane do obliczeń.

Q_śrd = 12512,2 m³/d = 144,8 dm³/s (z tabeli 1),

Q_maxd = 18473,1 m³/d = 213,8 dm³/s (z tabeli 1),

Q_maxh = 1132,2 m³/h = 314,5 dm³/s (z tabeli 2),

Q_minh = 0,01 · %min ⋅ Q_śrd, m³/h,

%min = 1,35, (z tabeli 2 - każda osoba ma „swoją“ wartość ),

Q_minh = 0,01 ⋅ 1,35 · 12512,2 = 168,9 m³/h = 46,9 dm³/s. Uwaga! Nie pomylić jednostek - tu są poprawne!

Na podstawie procentowych rozbiorów z węzłów i odcinków, przedstawionych na schemacie sieci wodociągowej, obliczono rzeczywiste rozbiory wody wyrażone w dm³/s. Wyniki tych obliczeń przedstawiono w tabeli 7.

Tabela 7.

Zestawienie rozbiorów węzłowych i odcinkowych.

Węzeł lub odcinek	Procent rozbioru %	Rozbiory przy: , dm^3/s
				Qmaxh	Qminh
1	3	9,4	1,4
1-2	5	15,7	2,3
2	2	6,3	0,9
2-3	5	15,7	2,3
3	7	22,0	3,4
3-4	10	31,5	4,7
4	8	25,2	3,7
4-5	10	31,5	4,7
5	3	9,4	1,4
5-6	4	12,6	1,9
6	5	15,7	2,3
6-Z	7	22,0	3,4
6-2	6	18,8	2,8
5-7	5	15,7	2,3
7	10	31,5	4,7
7-2	10	31,5	4,7
Suma	100	314,5	46,9

Rozbiory węzłowe oraz odcinkowe naniesiono na schematy obliczeniowe sieci wodociągowej (rys. 3 i 4).

4.2. Obliczenie wydajności pompowni II° oraz zbiornika sieciowego.

Przyjęto czas pracy pompowni drugiego stopnia T_p = 24 h/d.

.

Maksymalna wydajność pompowni w czasie rozbioru maksymalnego godzinowego (Q_maxh):

Q_pmax = 1,1 ⋅ Q_pśr = 1,1 ⋅ 213,8 dm³/s = 235,2 dm³/s.

Minimalna wydajność pompowni w czasie rozbioru minimalnego godzinowego (Q_minh):

Q_pmin = 0,9 ⋅ Q_pśr = 0,9 ⋅ 213,8 dm³/s = 192,4 dm³/s.

W czasie rozbioru Q_maxh woda wypływać będzie ze zbiornika sieciowego w ilości:

Q_z = Q_maxh - Q_pmax = 314,5 - 235,2 = 79,3 dm³/s.

W czasie rozbioru Q_minh woda dopływać będzie do zbiornika sieciowego w ilości:

Q_z = Q_pmin - Q_minh = 192,4 - 46,9 = 145,5 dm³/s.

4.3. Dobór średnic przewodów wodociągowych.

Wyniki obliczeń przedstawione w p. 5.1. oraz p. 5.2. naniesiono na schematy obliczeniowe sieci wodociągowej (rys. 3 i 4), a następnie obliczono wartości natężenia przepływu wody w poszczególnych odcinkach. W oparciu o te przepływy dokonano doboru średnic przewodów, które przedstawiono w tabeli 8.

Tabela 8.

Zestawienie przepływów obliczeniowych oraz charakterystycznych danych odcinków sieci wodociągowej.

Odcinek	Przepływy przy Qmaxh, dm^3/s					Przepływy przy Qminh, dm^3/s					d	v	i	l
		Qpocz	Qkońc	q	0,55 ⋅ q	Qobl	Qpocz	Qkońc	q	0,55 ⋅ q					Qobl
																						mm	m/s	^‰	m
P - 1	235,2	235,2	0	235,2	235,2	192,4	192,4	0,0	0,0	192,4	500	1,20	3,90	215
1 - 2	225,8	210,1	15,7	8,6	218,7	191,0	188,7	2,3	1,3	190,0	500	1,11	3,40	175
2 - 3	153,5	137,8	15,7	8,6	146,4	20,0	17,7	2,3	1,3	19,0	400	1,17	4,88	420
3 - 4	115,8	84,3	31,5	17,3	101,6	14,3	9,6	4,7	2,6	12,2	350	1,06	4,76	275
4 - 5	59,1	27,6	31,5	17,3	44,9	5,9	1,2	4,7	2,6	3,8	250	0,91	5,58	285
5 - 7	47,2	31,5	15,7	8,6	40,1	7,0	4,7	2,3	1,3	6,0	250	0,82	4,44	340
2 - 6	18,8	0,0	18,8	10,3	10,3	163,1	160,3	2,8	1,5	161,8	400	1,29	4,70	185
6 - 5	41,6	29,0	12,6	6,9	35,9	9,1	7,2	1,9	1,0	8,2	200	1,14	11,70	235
2 - 7	31,5	0,0	31,5	17,3	17,3	4,7	0,0	4,7	2,6	2,6	200	0,55	2,71	450
6 - Z	79,3	57,3	22,0	12,1	69,4	148,9	145,5	3,4	1,9	147,4	400	1,17	4,94	160

Średnice przewodów zostały dobrane dla większego przepływu obliczeniowego (który w tabeli został wpisany wytłuszczoną czcionką oraz wzięty w ramkę) w taki sposób, aby prędkość przepływu wody była ekonomiczna i wynosiła:

• dla φ ≤ 300 mm: v = 0,50 ÷ 0,80 m/s,

• dla φ > 300 mm: v = 0,90 ÷ 1,50 m/s.

4.4. Obliczenia pojemności sieciowego zbiornika wodociągowego.

Pojemność całkowitą zbiornika wodociągowego określono ze wzoru:

V_c = V_uż + V_poż + V_m, m³,

gdzie:

Vuż	- pojemność użytkowa, m^3,
Vpoż	- zapas wody do celów przeciwpożarowych, m^3,
Vm	- pojemność martwa, m^3.

Pojemność użytkową zbiornika obliczono metodą analityczną dla czasu pracy pompowni drugiego stopnia T_p = 24 h/d. Wyniki tych obliczeń w % Q_maxd przedstawiono w tabeli 9.

Tabela 9.

Obliczenia pojemności użytkowej zbiornika wodociągowego.

Godzina	Rozbiór wody	Dostawa wody	Przybywa do zbiornika	Ubywa ze zbiornika	Pojemność zbiornika
od - do	%	%	%	%	%
0 - 1	1,40	4,17	2,77	-	4,96
1 - 2	1,35	4,17	2,82	-	7,78
2 - 3	1,35	4,16	2,81	-	10,59
3 - 4	1,35	4,17	2,82	-	13,41
4 - 5	2,91	4,17	1,26	-	14,67
5 - 6	3,16	4,16	1,00	-	15,67
6 - 7	5,62	4,17	-	1,45	14,22
7 - 8	5,98	4,17	-	1,81	12,41
8 - 9	4,51	4,16	-	0,35	12,06
9 - 10	4,85	4,17	-	0,68	11,38
10 - 11	5,32	4,17	-	1,15	10,23
11 - 12	5,50	4,16	-	1,34	8,89
12 - 13	5,45	4,17	-	1,28	7,61
13 - 14	5,58	4,17	-	1,41	6,20
14 - 15	4,21	4,16	-	0,05	6,15
15 - 16	3,92	4,17	0,25	-	6,40
16 - 17	3,85	4,17	0,32	-	6,72
17 - 18	4,88	4,16	-	0,72	6,00
18 - 19	5,56	4,17	-	1,39	4,61
19 - 20	6,13	4,17	-	1,96	2,65
20 - 21	6,10	4,16	-	1,94	0,71
21 - 22	4,88	4,17	-	0,71	0,00
22 - 23	3,54	4,17	0,63	-	0,63
23 - 24	2,60	4,16	1,56	-	2,19
Suma	100,00	100,00	16,23	16,23	-

Maksymalna pojemność użytkowa zbiornika wystąpi w godzinie 5 - 6 i wynosić będzie 15,67 % Q_maxd.

V_uż = 0,01 ⋅ %max ⋅ Q_maxd = 0,01 ⋅ 15,67 ⋅ 18473,1 = 2894,7 m³.

Przyjęto zbiornik cylindryczny o wysokości użytkowej warstwy wody h_uż = 7,0 m. Średnica zbiornika wyniesie:

Przyjęto d = 23,0 m.

Rzeczywista pojemność użytkowa:

Zapas wody do celów przeciwpożarowych przyjęto na podstawie Rozporządzenia Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 16 czerwca 2003 r. w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia w wodę oraz dróg pożarowych (Dz. U. Nr 121, poz. 1139 - tabela 1).

Wg tej normy zapas wody do celów przeciwpożarowych zależy od liczby mieszkańców miasta:
do 5000 mieszkańców	-zapas wody 100 m^3,
od 5001 do 10000 mieszkańców	-zapas wody 150 m^3,
od 10001 do 25000 mieszkańców	-zapas wody 200 m^3,
od 25001 do 100000 mieszkańców	-zapas wody 400 m^3,
ponad 100000 mieszkańców	-zapas wody 600 m^3.

Dla miasta o liczbie mieszkańców 26300 przyjęto V_poż = 400 m³.

Wysokość warstwy pożarowej:

Pojemność martwa zbiornika zależy od jego konstrukcji. Przyjęto wysokość warstwy martwej h_m = 0,50 m.

Obliczenie pojemności martwej:

Całkowita pojemność zbiornika:

V_c = V_uż + V_poż + V_m = 2908,3 + 400,0 + 207,6 = 3515,9 m³.

4.5. Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej dla rozbioru maksymalnego godzinowego.

Schemat obliczeniowy sieci wodociągowej dla rozbioru Q_maxh przedstawiono na rys. 3, zaś obliczenia w tabeli 10.

Wysokość ciśnienia gospodarczego w sieci wodociągowej zależy od liczby kondygnacji zaopatrywanych w wodę budynków. Liczba kondygnacji została podana w temacie niniejszej pracy i wynosi 5. Z książki [7] (tab. 2-28, str.65) odczytano H_gosp = 23,0 m. Rzędne linii ciśnienia w tabeli 10 obliczono rozpoczynając od węzła nr 7, jako najniekorzystniej usytuowanego.

4.6. Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej dla rozbioru minimalnego godzinowego.

Schemat obliczeniowy sieci wodociągowej dla rozbioru Q_minh przedstawiono na rys. 4, zaś obliczenia w tabeli 11.

Rzędną zwierciadła wody w zbiorniku w tabeli 11 obliczono dodając do rzędnej zwierciadła wody w zbiorniku w tabeli 10 wysokość użytkowej warstwy wody h_uż = 7,0 m. Rzędne linii ciśnienia zamieszczone w tabeli 11 obliczono rozpoczynając od rzędnej zwierciadła wody w zbiorniku.

Na podstawie wyników obliczeń sieci wodociągowej (tabela 10 oraz 11) sporządzono wykres linii ciśnienia wody (rys. 6, skala 1:200/5000). Plan sytuacyjny zaprojektowanej sieci wodociągowej w skali 1:5000 przedstawiono na rys. 8.

1

F

---