Лабораторна робота № 4. Напірно-регулюючі споруди. Водонапірні башти

Напірно-регулюючі споруди. Водонапірні башти

Год.

Мета роботи:

1. Ознайомитися з різними конструкціями водонапірних башт.

2. Засвоїти методику розрахунку і вибору водонапірної башти.

 

Матеріальне забезпечення лабораторної роботи

Типовий проект ВБ системи Рожновського. Вихідні данні для розрахунку ВБР.

Загальні положення

Конструкції водонапірних башт

Водонапірні башти призначені для регулювання нерівномірності водоспоживання, зберігання резервного і протипожежного запасів в системах сільськогосподарського водопостачання і водопостачання невеликих підприємств і житлових масивів (рис. 4.1 і 4.2).

 

Рисунок 4.1 – Загальний зовнішній вигляд водонапірних башт

 

Для експлуатації водонапірних башт в районах з розрахунковою зимовою температурою від -20 до -30°С необхідно забезпечити, як мінімум, двократний водообмін упродовж доби. При температурі вище -20°С допускається однократний водообмін. Водонапірні башти призначені для експлуатації при температурі води не менше 6°С, переважно з бурових свердловин.

Рисунок 4.2 – Побутові приміщення в несучих конструкціях водонапірних башт

Водонапірні башти системи Рожновського (рис.4.3) є зварною листовою конструкцією, що складається з циліндрової обичайки з конічним дахом і днищем, циліндровою опорою, що заповнюється водою. Опора закріплюється на монолітному залізобетонному фундаменті за допомогою застав і сполучних деталей. Нижня частина опори обсипається місцевим ґрунтом на висоту 2,45 м над поверхнею землі. Для підйому на насип передбачено залізобетонні сходи; під випуском сигнальної труби в насипі влаштовується бетонний лоток для захисту схилу від розмивання. Схили насипу зміцнюються посівом багатолітніх трав.

Поряд з баштою влаштовується колодязь обслуговування, що служить для розміщення водопровідної арматури. Багаторічний досвід (з 1954р.) експлуатації водонапірних башт системи Рожновського, що не утеплюються, не вимагають складних, дорогих і неефективних робіт з утеплення, показав надійність їх цілорічної експлуатації при морозах до -30°С. У водонапірних баштах типа ВБР бак вільно сполучається з опорою, заповненою водою. Об'єм води, що міститься в опорі, при необхідності може використовуватися для пожежогасіння. На відвідній трубі, передбачено відведення із засувкою для скидання води при виконанні пробних відкачувань, а також, при необхідності для безпосередньої подачі води в пересувні ємності. Для наповнення водонапірної башти служить підвідна труба, по якій вода від насосної станції поступає у верхню частину опори башти. Живлення водопровідної мережі здійснюється за допомогою відвідної труби з нижньої частини опори.

Рисунок 4.3 – Водонапірна башта-колона системи Рожновського ВБР-25У-15

 

Переливна труба виведена на найвищий рівень води в баку. У колодязі на трубах, що підводять і відводять воду, встановлюються засувки з ручним приводом і зворотні клапани, а на переливній трубі встановлюється гідравлічна засувка з електродним датчиком верхнього рівня. При повністю наповненому баку вода через переливну трубу поступає в гідравлічну засувку і замикає контакти електродного датчика, внаслідок чого вимикається насосна установка. Включення насосної установки здійснюється автоматично за сигналом датчика нижнього рівня, який встановлений всередині водонапірні башти (рис.4.4).

Рисунок 4.4 – Технологічна схема системи "НС-ВБР"

 

У даху водонапірної башти є оглядовий люк і люк для установки датчика нижнього рівня. Всередині опор башт усіх типів є сходи, для огляду і профілактичного ремонту. Підіймання на дах водонапірної башти здійснюється по зовнішніх сходах, забезпечених запобіжним обгороджуванням. На висоті 3,4 м від рівня землі в опорі є герметичний оглядовий люк. Для поліпшення водообміну і зменшення льодоутворення в нижній частині опори встановлений конус, під який виведена розвідна труба.

Розрахунок водонапірної башти (приклад)

Розрахунок здійснений на прикладі водопостачання тваринницької ферми.

1.1. Середньодобова витрата води на фермі:

Q_c.доб. = q_i × m_i, л/доб.

де

q_i - середньодобова витрата води одним споживачем, л/доб.;

m_i - кількість кожного виду споживачів.

Норма споживання води одним робітником за зміну 25 літрів.

Кількість споживачів:

- корови - q_i1 = 80 л.; m_i1=400голів;

- доярки - 9 чоловік;

- скотарі - 5 чоловік;

- електрики - 3 людини. Всього - 17 чоловік. q_i2=25 л/доб., m_i2=17.

Q_c.доб. = 80×400 + 17×25 = 32425 л.

1.2. Максимальна добова витрата води на фермі:

Q_{mак. доб.}= Q_c.доб. × K_{н. макс.}, л.

де

K_н.макс. - коефіцієнт добової нерівномірності споживання води. Для тваринницьких ферм приймають рівним 1,3.

Q_{mак. доб} = 32425×1, 3=42152,5 л/доб. = 42,15 м³/доб.

По максимальній добовій витраті води вибирають об’єм водонапірних баків [башта Рожновського] і резервуарів.

1.3. Об'єм водонапірного бака:

V_б=V_p+V_n+V_a м³

де V_p - регулюючий об'єм водонапірної башти. V_p=Q_{mак. доб} × K_p

K_p - коефіцієнт регулюючого об'єму (К_р=0,4);

V_p=42,15×0,4=16,86 м³

V_n - протипожежний запас води (рекомендується приймати з розрахунку гасіння пожежі впродовж 10 хвилин в двох місцях одночасно із загальною витратою води 10 л/с) = 21600 л = 21,6 м³.

V_a=2q_{mакс. год.} - об'єм води для безперебійного водопостачання впродовж 2 годин на випадок аварійного відключення електроенергії

V_a=2×4039,61=8079,22 л = 8,08 м³

q _{mакс. год.} - максимальна годинна витрата води.

q _{mакс. год.} =2,3Q_{mак. доб}/24=4039,61 л.

Тоді V_б=16,86+21,6+8,08=46,54 м³.

Сумарний розрахунковий об'єм водонапірної башти системи Рожновського за стандартом об'єму башти дорівнює 50 м3, тоді приймаємо башту ВБР- 50 м³.

Загальні вказівки до проведення роботи

1. Ознайомитися із конструкціями водонапірних башт із різних країн світу.

2. Згідно із завданням, виданим викладачем, виконати розрахунки об’єму і висоти водонапірної башти системи Рожновського.

3. Накреслити технологічну схему системи "НС-ВБР".

 

Рекомендована література

1. Нежлукченко В.М.,Задорожний А.І. Проектування системи водопостачання населеного пункту /Методичні вказівки до виконання курсового проекту для студентів № курсу денної та 4 курсу заочної форм навчання напряму підготовки 6.060103 «Гідротехніка» за спеціальністю «Гідромеліорація» - Херсон: ВЦ ХДАУ.-2010.-14 с.

2. ДБН В.2.5 - 74:2013. Водопостачання. Зовнішні мережі та споруди. Основні положення. – Київ: Міністерство регіонального розвитку, будівництва та житлово-комунального господарства України, 2013. -182с.

3. Тугай А.М., Орлов В.О. Водопостачання: Підручник.- К.: Знання, 2009.- 735с.