Раздел 2 Построение графика водопотребления и расчет емкостей регулирующих резервуаров при различных режимах работы водопроводных насосных станций

Основным фактором, учитываемым при организации систем водоснабжения города и определяющим график работы всех ее элементов, является режим расходования воды потребителями.

Режим расходования воды в городе различными потребителями в течение суток существенно меняется и зависит от климатических условий, численности населения города, работы промышленных предприятий, от бытовых особенностей жизни города и прочих факторов.

В отличие от многих инженерных систем, рассчитываемых по заранее известным и заданным нагрузкам, системы водоснабжения должны удовлетворять фактическому водопотреблению города, непрерывно меняющемуся по графику, который не может быть предусмотрен заранее достоверно. Между тем принятые графики режима водопотребления кладутся в основу расчета водопроводных сетей и сооружений и определяют в значительной степени стоимость системы водоснабжения и расходы на ее эксплуатацию.

Поэтому при проектировании и организации систем водоснабжения возможно более точное прогнозирование режима водопотребления представляет собой одну из наиболее ответственных задач.

Для некоторых потребителей воды в городе решение этой задачи не представляет больших затруднений. Так, при проектировании водопроводов промышленных предприятий режим расхода воды на производственные нужды — график водопотребления может быть задан достаточно точно в соответствии с технологическим проектом предприятия.

Гораздо сложнее прогнозировать режим водопотребления при проектировании водопроводов населенных пунктов. В таких водопроводах режим расходования воды населением определяется целым рядом факторов бытового характера, связанных с режимом жизни и трудовой деятельностью людей. Для выбора наиболее экономичного режима работы отдельных водопроводных сооружений системы необходимо представить полную картину динамики отбора воды потребителями из водопроводной сети объекта в течение суток. Для этого составляются графики фактического суточного режима водопотребления для систем городских водопроводов.

Расчетные графики расходования воды по часам суток разбиты на часовые интервалы и представляют ступенчатые диаграммы. Расход воды в пределах каждого часа считается постоянным и возможные фактические изменения отборов воды в пределах отдельных часов не учитываются.

Практикой построены примерные графики водопотребления для городов с различной численностью населения, при этом просматривается тенденция, что чем крупнее город, тем график суточного водопотребления более сглажен. Контрольным заданием предусмотрено самостоятельное построение графика суточного водопотребления в соответствии с исходными данными (в % от суточного водопотребления). Например табл.7

Таблица 7

При организации системы водоснабжения на расчетный период ее эксплуатации необходимо предусмотреть определенный резерв мощностей сооружений и устройств в подаче воды в городскую сеть в соответствии с возникающими требованиями. Кроме того, все основные водопроводные сооружения должны обладают определенной гибкостью и резервами производительности, т. е. возможностью изменять количество подаваемой воды в достаточных пределах.

Это требование реализуется с помощью установки регулирующих резервуаров (емкостей) в системах водоснабжения и графика работы насосных станций.

Регулирующие резервуара (емкости) позволяют обеспечить равномерную работу насосных станций, так как отпадает необходимость в подаче ими пиковых расходов воды, а также уменьшить диаметр, а, следовательно, и стоимость водоводов и транзитных магистралей водопроводной сети.

Объемы регулирующих емкостей должны быть такими, чтобы создать возможность обеспечить суточное водопотребление при их совместной работе с насосами, т.е. зависят от графика водопотребления и от графика работы насосных станций. Для правильного решения вопроса о выборе размеров емкостей при проектировании необходим тщательный технико-экономический анализ системы водоснабжения и намечаемого режима ее работы. Необходимый регулирующий объем воды или емкость регулирующих резервуаров ( резервуарах, баках водонапорных башен, контррезервуарах и др.) определяют на основании графиков поступления и отбора воды графоаналитическим способом, при этом используется ступенчатый график водопотребления. Если принять равномерную круглосуточную работу насосов, то график подачи воды в распределительную сеть имеет вид горизонтальной прямой с постоянной ординатой 4,17% от суточного водопотребления города.

Для определения емкости регулирующих резервуаров в контрольном задании используем табличный метод расчетов. Для чего построим следующую таблицу 8:

Таблица 8 Расчет емкости регулирующих резервуаров при равномерной схеме работы насосов.

После расчета по часам суток подачи и разбора воды из регулирующего резервуара путем сложения абсолютных значений наибольших положительных и наибольших отрицательных чисел графы 6 устанавливают расчетную емкость регулирующих резервуаров ( в рассматриваемом примере – 12,66 + !-6,18! = 18,84 % от суточного расхода воды).

Однако равномерный режим подачи воды в городскую водопроводную сеть насосами дает большие отклонения от графика водопотребления города. Очевидно, чем больше кривая подачи воды приблизится к кривой ее потребления, тем меньше будет требуемый объем регулирующих емкостей, а следовательно, стоимость их создания и эксплуатации.

Для оптимизации кривой подачи воды насосами, т.е. для ее приближения к кривой потребления воды, применяют работу насосов по ступенчатому графику, используя 2-х, 3-х и т.п. ступенчатые схемы работы насосов. Для этого создают резервные группы насосов, которые включаются в нужный момент для покрытия пиковых нагрузок водопотребления.

Результаты расчетов и анализ работы действующих систем водоснабжения городов показывают, что необходимый объем регулирующих резервуаров при ступенчатом графике работы насосов составляет 2,5—6 % суточного водопотребления, а при равномерном — 8—15 % и более.

В контрольном задании для упрощения расчетоврассматривается2-х ступенчатая схема работы насосов, предполагающая включение насосов по следующему графику:

с 0 до 8 часов – 3% от объема суточного водопотребления;

с 8 до 16 часов – 6,5% от объема суточного водопотребления;

с 16 до 0 часов – 3% от объема суточного водопотребления.

Возможны другие варианты схем работы насосов, предложенные студентами.

Результаты расчета объемов регулирующих резервуаров при данной схеме приводится в следующей таблице 9:

Таблица 9.Расчет емкости регулирующих резервуаров при двухступенчатой схеме работы насосов:

При указанном графике работы насосов объем регулирующего резервуара будет равен 10% суточного расхода воды.