10.5. Гидравлическая увязка водопроводной сети

Различают внутреннюю и внешнюю увязку водопроводной сети. Целью внутренней увязки сети является определение истинных расходов воды на участках сети при фиксированных значениях подач воды в сеть и отборов из нее. Целью внешней увязки сети является определение истинных параметров (Q, Н) водопитателей, значений нефиксированных отборов и расходов воды на участках сети. .Для инженерных расчетов, обеспечивающих проектирование водопроводной сети, как правило, достаточно внутренней увязки сети. Внешнюю увязку выполняют для более детального анализа работы системы подачи и распределения воды, и ей должна предшествовать внутренняя увязка, по результатам которой подбирают требуемые характеристики водопитателей (насосов). Для выполнения внутренней увязки необходимо знать конфигурацию сети, места и фиксированные значения подач воды в сеть и отборов из нее, длины, диаметры и материал труб участков. Увязку сети (как внутреннюю, так и внешнюю) выполняют итеративным способом путем последовательной корректировки начального потокораспределения при сохранении баланса расходов воды в узлах. Формальным признаком увязанной сети является равенство нулю алгебраической суммы потерь напора (невязок) во всех элементарных кольцах и по внешнему контуру. При ручном счете невязка в кольцах, как правило, не должна превышать ±0,5 м, по внешнему контуру — ±1,5 м. При расчете на ЭВМ допустимую невязку в кольцах целесообразно принимать в пределах ±0,1 м. Существуют различные методы увязки кольцевых водопроводных сетей. Наиболее широкое распространение получил метод Лобачева—Кросса. Этот метод может быть использован как при ручном счете, так и при расчете на ЭВМ. Сущность метода Лобачева— Кросса заключается в том, что поправочные расходы одновременно вносятся во все элементарные кольца на каждой ступени итерационного процесса, а их значения определяют в зависимости от величин невязок в кольцах, т. е. \д,^-Ак,/[21(зд),], (3-13) где Д<7/ — поправочный расход воды в /-м элементарном кольце, л/с; ДА, — алгебраическая (с учетом знаков) сумма потерь напора (невязка) в /'-м кольце, м; "L(sq)j — сумма произведений сопротивления s на расход q участков, образующих рассматриваемое элементарное кольцо /. При ручном счете увязку сети выполняют в табличной форме. Порядок проведения расчетов следующий (пример расчета см. в табл. 3.12).

1. В таблицу заносят данные, характеризующие структуру сети (№ колец, № участков, длины и диаметры участков) и расходы воды на участках сети, соответствующие начальному потокораспределению.

2. Для каждого участка сети определяют скорость движения воды v = Aq/nd2, м/с, по табл. 3.6...3.9 — значения удельных сопротивлений so, по табл. ЗЛО — значения поправочных коэффициентов б, определяют сопротивления участков s = so/, произведения sq и потери напора к — sq2. Потерям напора присваивают знаки «+», если для рассматриваемого кольца движение воды на участке осуществляется по часовой стрелке; «—» — против часовой стрелки.

3. Для каждого кольца определяют суммы Ssq и невязки

3. A/i/=2/i/ = 2(S(72)/'.

4. Анализируют значения невязок в кольцах. Если все невязки по абсолютному значению меньше или равны 0,5 м, а по внешнему контуру менее 1,5 м, сеть считается увязанной. В противном случае для колец, где |АА| >0,5 м, по формуле (3.13) определяют поправочные расходы. Вводят их с учетом знаков («+» — по часовой стрелке, «—»— против часовой стрелки) во все участки кольца, тем самым не нарушая баланса расходов в узлах, и получают новые, скорректированные значения расходов воды на участках. При этом следует помнить, что знак при поправочном расходе указывает направление внесения поправки в замкнутый контур. Если направление поправочного расхода совпадает с направлением движения воды на участке, то их суммируют, если не совпадает, то поправку вычитают. Если значение поправочного расхода больше значения расхода воды на участке и направления их не совпадают, то поток «переворачивается», т. е. направляется в другую сторону, что необходимо отразить на расчетной схеме. Особое внимание необходимо уделять участкам, одновременно принадлежащим двум кольцам, итоговый поправочный расход которых состоит из поправочных расходов этих колец.Метод Лобачева — Кросса обладает достаточно высокой степенью сходимости. Однако на практике встречаются случаи, когда итерационный процесс не сходится (сеть не увязывается после большого числа исправлений). В таком случае наиболее простым способом преодоления данной ситуации является выполнение нового начального потокораспределения и повторение расчетов.

Т11.Техніко-економічне обгрунтування будівництва систем водопостачання

Головним фактором підвищення ефективності капітальних вкладень є економічно обґрунтований вибір проектних рішень. Для економічного порівняння приймають проекти, що є технічно здійсненими і які забезпечують виробництво запланованого об’єму продукції необхідної якості, задовольняють санітарно-технічним вимогам і покращують умови праці і побуту населення. При проектуванні систем водопостачання технічно і економічному порівнянню підлягають наступні проектні рішення:

1. Вибір системи водопостачання (централізована, децентралізована, комбінована).

2. Вибір схеми живлення мережі (з контррезервуаром, з прохідним резервуаром, комбінована).

3. Вибір матеріалу труб мережі(чавунні, азбестоцементні, пластмасові та інші).

4. Визначення режиму роботи насосної станції, що живить мережу водою.

5. Вибір місця зберігання протипожежного запасу води(підземний резервуар, бак водонапірної башти).

6. Вибір джерела водопостачання(існуючі водоводи, поверхневі води, підземні води).

7. Доцільність впровадження нової техніки( автоматизація, комп’ютеризація та інше)

До економічних показників відносяться насамперед витрати на будівництво – капітальні, експлуатацію – експлуатаційні, приведені витрати, собівартість 1м³ поданої водоспоживачу води і строк окупності.

Порівняльна оцінка економічної ефективності технічно-можливих варіантів у відповідності з нормативними документами [3] визначається за приведеними витратами і собівартістю 1м³ води поданої споживачам. Капітальні вкладення визначають при складанні кошторисів на будівництво і експлуатацію системи водопостачання згідно [3].

Продуктивність капітальних вкладень

Ц

ПР_к = –––––– ;

К^сум

де : Ц – вартість води, що подана споживачеві за рік, грн.

Ц = ц W^сум_р

де: ц – вартість 1 м³ води, яка подається споживачеві, грн.

W^сум_р – загальний об’єм води, яка подається споживачам за рік, м³

W^сум_р = 365 Q_{доб.сер}

Q_{доб.сер} - середньодобова витрата води, визначена для найбільш напруженого

сезону року за середньодобовими нормами водоспоживання, м³/доб.

К^сум – сумарні капітальні вкладення в будівництво системи водопостачання, грн.

Приведені витрати:

Е₁ = С_і^сум + К_і^сум Э_н

де: С_і^сум – сумарні щорічні витрати на експлуатацію системи водопостачання за

одним варіантом, грн.

К_і^сум – сумарні капітальні вкладення в будівництво системи водопостачання

за одним варіантом, грн.

Э_н – нормативний коефіцієнт ефективності, приймають Э_н = 0,14.

Оптимальний варіант системи водопостачання приймають за мінімальними приведеними витратами.

Собівартість (грн.) 1м³ води, що подається системою водопостачання:

С^сум

С = –––––– ;

W^сум_р

де С^сум – сумарні щорічні витрати на експлуатацію системи водопостачання, грн.

С^сум = А + А_п.р + ЗП + С_е + С_п-м + С_р + С_ін.

де А – сумарні щорічні амортизаційні відрахування по усім спорудам системи водопостачання. Визначають окремо для кожного типу споруди за формулою, (грн.):

а П_в

А = –––––– ;

100

а – норма амортизаційних відрахувань, % початкової вартості;

П_в – початкова вартість споруди, грн.

А _п.р – сумарні щорічні відрахування на потічний ремонт усіх споруд системи

водопостачання, грн.

а _п.р П_в

А _п.р = –––––– ;

100

а _п.р – норма відрахувань на потічний ремонт, %

ЗП – заробітна плата обслуговуючого персоналу, грн.

С_е – вартість електроенергії, грн.

С_е = Ц_е Е

Ц_е – вартість 1 квт. год. електроенергії, грн

Е – кількість електроенергії, потрібна для підйому і подачі води з джерела в систему водопостачання, кВт.год.

Е = N_н.с Т t

N_н.с – потужність насосної станції, кВт

Т – кількість діб роботи насосної станції в рік

t – кількість годин роботи насосної станції за добу

С _п-м – вартість паливо-мастильних матеріалів, грн.

С_р – вартість реагентів для знезаражування води хлорним вапном, грн.

С_р = Ц_х.в W_х.в

де : Ц_х.в – вартість 1 т хлорного вапна, грн.

W_х.в – кількість 20%-ного хлорного вапна, яка потрібна для знезаражування води на протязі року;

С_ін. – решта витрат на адміністративно-господарчі потреби і інше, грн.

Річні витрати на амортизацію і капітальний ремонт визначають за нормативними документами і вартістю окремих споруд за об’єктовим і звідним кошторисом на будівництво. Витрати на поточний ремонт складають 1-4% від їх будівельної вартості.

Річні витрати на утримання обслуговуючого персоналу обчислюють за штатним розкладом і денними ставками, що встановлені відповідними директивними органами.

Витрати на електроенергію визначають за витратами води для кожної одиниці обладнання з урахуванням її характеристики і режиму роботи, а вартість 1 кВт. год - за встановленим в регіоні тарифом.

Витрати на реагенти і матеріали визначають за їх вартістю з урахуванням вартості доставки до місця споживання. Норму витрати реагентів і матеріалів приймають за [ 1,2] з урахуванням зміни якості води джерела.

Адміністративно-господарчі та інші витрати складають 3,5% сумарних експлуатаційних витрат.

Прибуток (грн.), який отримується при експлуатації системи за рік

П_сум = Ц – С_сум ,

Рівень рентабельності (%)