.

(1.1)

.

(1.2)

.

(1.3)

,

(1.4)

.

(1.5)

,

(1.6)

(1.7)

(1.8)

(2.1)

.

(2.2)

.

(2.3)

Р_АВ=Р_ВС=Р_АС=P,

(2.4)

,

,

(2.5)

(2.6)

(2.7)

(2.8)

,

(2.9)

і тоді

,

(2.10)

(2.11)

(2.12)

(2.13)

(2.14)

(2.15)

(2.16)

(2.17)

(2.18)

(2.19)

.

(2.20)

,

(2.21)

.

(2.22)

.

(2.23)

.

(2.23)

(3.1)

(3.2)

(3.3)

(3.4)

(3.5)

(3.6)

,

(3.7)

,

.

(3.8)

,

(3.9)

.

.

,

.

(3.10)

.

(3.11)

.

Останні два рівняння і є рівнянням Бернуллі для елементарної струминки ідеальної рідини в двох різних формах. Так, всі складові в рівнянні (3.11) мають розмірність тиску, а складові рівняння (3.12) – лінійну розмірність.

З’ясуємо геометричну і фізичну суть рівняння Бернуллі/

Геометрична інтерпретація рівняння:

z – геометрична висота, або геометричний напір;

– п’єзометрична висота, або п’єзометричний напір;

– швидкісна висота, або швидкісний напір.

Тричлен називають повним, або гідродинамічним напором. Оскільки рівняння Бернуллі записане для довільних перерізів струминки, то H₀=const в будь-якому перерізі цієї струминки (рис.3.5).

Рис.3.5

З енергетичної точки зору рівняння Бернуллі є законом збереження питомої енергії ідеальної рідини. Дійсно, якщо рівняння (3.11) записати у вигляді

то – питома енергія положення, Дж/кг;

– питома енергія тиску, Дж/кг;

– питома потенціальна енергія рідини, Дж/кг;

– кінетична енергія віднесена до одиниці маси, Дж/кг.

Можна теоретично довести, що для потоку ідеальної рідини з повільно-змінним рухом сума z+p/ρg для всіх точок живого перерізу є постійною. Крім того, в даному живому перерізі потоку ідеальної рідини швидкості всіх елементарних струминок однакові. Тому рівняння Бернуллі для потоку ідеальної рідини має такий же вигляд як і для елементарної струминки, тобто дається формулами (3.11) і (3.12).

3.4 Рівняння Бернуллі для елементарної струминки і потоку в’язкої рідини

На відміну від ідеальної рідини при русі в’язкої(реальної) рідини частина енергії, яку вона має, витрачається на подолання сил опору (внутр. тертя, вихроутвор. та ін.). Отже питома енергія в будь-якому наступному в напрямі течії поперечному перерізі буде меншою порівняно з питомою енергією в попередньому перерізі. Тому рівняння Бернуллі для елементарної струминки реальної рідини буде мати вигляд

де – втрати енергії (напору) струминки між обраними перерізами.

Рівняння Бернуллі для потоку реальної рідини отримують інтегруванням рівняння (3.13) з заміною дійсних швидкостей окремих струминок, що утворюють потік, на середню швидкість υ рідини в даному перерізі (рис.3.6):

Коефіцієнт α, що входить до рівняння Бернуллі, називають коефіцієнтом кінематичної енергії або коефіцієнтом Коріоліса. Він враховує нерівномірність розподілу швидкостей в перерізі потоку і фактично є відношенням дійсної кінетичної енергії потоку в даному живому перерізі до кінетичної енергії, обчисленої за середньою швидкістю потоку. Величина коефіцієнта α в залежності від характеру течії рідини змінюється в межах від 1,04…1,12 до 2. Складова рівняння – це сумарні втрати питомої енергії (напору) потоку між обраними перерізами.

Запишемо рівняння Бернуллі (3.14) в такій формі:

де і – повні гідродинамічні напори потоку в перерізах 1–1 та 2–2 відповідно.

Відношення втрат напору до довжини ділянки потоку, обмеженої перерізами 1–1 і 2–2, називають гідравлічним уклоном, або градієнтом втрат напору:

тут l – довжина ділянки, м.

3.5 Гідравлічні опори і втрати енергії (напору) при русі рідини

Втрати питомої енергії при русі в’язкої рідини, або, як часто їх називають, гідравлічні втрати, обумовлені різними гідравлічними опорами, механізми яких настільки складні, що не дають змоги отримати теоретичні залежності для розрахунків втрат напору. Експериментально доведено, що гідравлічні втрати в значній мірі залежать від швидкості руху рідини, тому в гідравліці їх виражають в частках швидкісного напору за формулою:

в якій ξ - безрозмірний коефіцієнт пропорційності (коефіцієнт гідравлічних опорів); він показує частку швидкісного напору, яку складає втрачений напір.

Розрізняють два види гідравлічних опорів: місцеві і лінійні опори. Місцеві опори проявляються на коротких ділянках потоку при зміні напряму течії рідини, зміні форми чи величини поперечного перерізу потоку. Напір, що втрачається на долання місцевих опорів, визначають за формулою Вейсбаха:

де ξ_М – коефіцієнт місцевого опору, який залежить від виду опору і наводиться в довідниках.

Лінійні опори обумовлені силами внутрішнього тертя і виникають по всій довжині потоку рідини, тому вони пропорційні довжині потоку. Втрати напору по довжині (лінійні втрати) визначають за формулою:

де λ – коефіцієнт гідравлічного тертя (коефіцієнт Дарсі); l – довжина ділянки потоку, на якій підраховують втрати енергії; R_Г – гідравлічний радіус живого перерізу потоку.

Для круглих циліндричних труб діаметр труби d = 4R_Г, отже лінійні втрати:

Сумарні втрати енергії (напору) між двома живими перерізами потоку, що входять до рівняння Бернуллі будуть дорівнювати:

де - сума втрат напору по довжині на всіх ділянках русла в межах обраних перерізів; – сума всіх місцевих втрат.

3.6 Режими руху рідини. Критерій Рейнольдса

Експериментальні дослідження показали, що втрати енергії при русі в’язкої рідини суттєво залежать від режиму руху рідини. На наявність різних за структурою потоків режимів течії звернули увагу ще в першій половині ХІХ сторіччя (Хаген, Дарсі та ін.). В 1880 р. Д.І.Менделеєв вказав на наявність двох різних видів руху рідини, які відрізняються один від одного характером залежності сил тертя від швидкості руху. А в 1883 р. англійський фізик Осборн Рейнольдс обґрунтував теоретично і наочно показав існування двох принципово різних режимів течії рідини : ламінарного (від латинського lamina –шар) і турбулентного (від лат. turbulentus - безладний ).

Ламінарний режим характеризується шаруватою течією рідини без перемішування окремих її шарів і без пульсацій швидкості і тиску. Ламінарний режим може установлюватися в капілярних трубках при малих швидкостях руху води, а також при русі рідин з великою в’язкістю (нафта, масла, гліцерин тощо).

При турбулентному режимі течія рідини супроводжується інтенсивним перемішуванням окремих її частинок і пульсаціями швидкостей і тиску. Цей режим характерний при русі води в системах водопостачання і інших рідин при відносно великих швидкостях руху.

Рейнольдс встановив, що критерієм режиму руху рідини є безрозмірна величина, яка являє собою відношення добутку швидкості потоку на характерний лінійний розмір до коефіцієнта кінематичної в’язкості рідини. Цю величину пізніше було названо числом (критерієм) Рейнольдса і позначено через Re. Для потоків рідини в трубах круглого поперечного перерізу число Рейнольдса підраховують за формулою:

де d – геометричний діаметр труби.

Значення числа Рейнольдса, яке відповідає переходу від ламінарного режиму течії в турбулентний і навпаки, називають критичним. Для труб круглого перерізу:

тут υ_кр – середня критична швидкість руху рідини.

Таким чином, якщо

то режим руху ламінарний; при – турбулентний.

Для каналів з довільною формою поперечного перерізу критерій Рейнольдса визначають за формулою:

в якій – гідравлічний радіус каналу.

3.7 Визначення втрат енергії при ламінарному режимі течії рідини в трубі круглого поперечного перерізу

Математично можна довести, що епюра швидкостей в поперечному перерізі труби при ламінарній течії рідини є квадратичною параболою, рівняння якої згідно з рис.3.7 має вигляд:

В цьому рівнянні: р=p₁–p₂ – втрати тиску між двома даними перерізами труби; l – відстань між двома перерізами; r – радіус труби;
у – відстань від осі потоку (труби), змінюється від 0 до r ; – динамічний коефіцієнт в’язкості.

Рис.3.7

Очевидно, що максимальна швидкість потоку буде при у=0, тобто на осі труби; величина її визначається формулою:

де d – діаметр труби.

Середня швидкість рідини виявляється вдвічі меншою за максимальну:

Втрати напору (енергії) на тертя знаходяться за формулою Пуайзеля, яка виходить зі співвідношення (3.26):

В останньому рівнянні – об’ємна витрата рідини;
ν – кінематичний коефіцієнт в’язкості; ρ – густина рідини.

Якщо гідравлічні втрати виразити не в одиницях тиску, а в лінійній розмірності, то отримаємо такі залежності:

або

Закон Пуайзеля можна привести до вигляду формули Дарсі-Вейсбаха (3.18). Для цього помножимо і поділимо праву частину рівняння (3.27) на середню швидкість υ. Після деяких перетворень кінцево отримаємо:

Прирівняємо втрати напору по довжині, визначенні за формулами (3.19) і (3.29):

Звідсіля гідравлічний коефіцієнт тертя при ламінарному режимі

В загальному випадку ламінарної течії:

Місцеві опори в трубопроводах при ламінарному режимі течії рідини значно менші порівняно з опором сил гідравлічного тертя; до того ж закономірності їх зміни мало досліджені. Тому місцеві опори враховують як частку лінійних втрат через еквівалентну довжину трубопроводу.

3.8 Турбулентний режим і визначення втрат енергії потоку в трубах круглого поперечного перерізу

3.8.1 Деякі відомості про структуру турбулентного потоку

Механізм турбулентного потоку значно складніший порівняно з ламінарною течією рідини. При турбулентному режимі частинки рідини безладно перемішуються між собою, а швидкості в будь-якій точці потоку безперервно змінюються за величиною та напрямом.

Для спрощення гідравлічних розрахунків турбулентного потоку вводять поняття осередненої місцевої швидкості, яка, незважаючи на значні коливання миттєвих швидкостей, залишається практично незмінною і паралельною осі потоку. Така заміна робить можливим використання рівняння Бернуллі і для турбулентного потоку рідини.

Рис.3.8

Експериментальні дослідження показують (Прандтль, Нікурадзе), що турбулентний потік в трубах поділяється на дві, різко відмінні частини. Безпосередньо у стінки труби утворюється дуже тонкий шар рідини з ламінарним режимом руху: так званий ламінарний підшарок. Інша, основна частина потоку – турбулентне ядро, в якому відбуваються інтенсивні пульсації швидкості і перемішування частинок (рис.3.8).

3.8.2 Поняття про гідравлічно гладкі і шорсткі труби

Поверхні стінок труб, каналів не бувають абсолютно гладкими, а мають ту чи іншу шорсткість. Висоту виступів шорсткості позначають літерою і називають абсолютною шорсткістю; відношення до радіуса або діаметра труби, тобто , , називають відносною шорсткістю.

З метою спрощення розрахунків користуються поняттям еквівалентної шорсткості , при якій втрати енергії (напору) рідини виходять такими самими, як і при фактичній нерівномірній шорсткості.

В залежності від співвідношення товщини ламінарного підшарка і абсолютної шорсткості розрізняють труби гідравлічно гладкі () і гідравлічно шорсткі (). При говорять про перехід від гідравлічно гладких до гідравлічно шорстких стінок.

3.8.3 Визначення коефіцієнта гідравлічного тертя при турбулентному режимі

Для того, щоб можна було розрахувати за формулою Дарсі-Вейсбаха (3.19) втрати напору (енергії) по довжині потоку, необхідно знати коефіцієнт гідравлічного тертя , який при турбулентному режимі руху в загальному випадку залежить від числа Рейнольдса, відносної шорсткості і характеру самої шорсткості.

На основі аналіза результатів великої кількості експериментальних досліджень (І. Нікурадзе, Кольбрук, Ф. Шевелєв та інші) було виявлено, що в залежності від величини числа Рейнольдса всю зону турбулентного режиму руху можна поділити на три області.

1. Область гідравлічно гладких труб, де Re_кp<Re_гл<20 В цій зоні і визначається за формулою Блазіуса:

2. Перехідна область, або область доквадратичного опору, границі якої визначаються нерівністю 20<Re_пер<500. В цій зоні Коефіцієнт гідравлічного тертя підраховують за формулою А. Д. Альтшуля:

3. Область квадратичного опору (автомодельна область), в якій
Re_кв>500, а Для визначення найчастіше користуються формулою Б.Л.Шіфрінсона:

При рівномірному русі рідини в області квадратичного опору може бути рекомендована також формула:

в якій С – коефіцієнт Шезі.

Коефіцієнт Шезі, в свою чергу, можна підрахувати за формулою Агроскіна:

де п – коефіцієнт шорсткості русла (довідкова величина); R_Г – гідравлічний радіус русла.

3.8.4 Місцеві гідравлічні опори

Місцеві втрати енергії (напору) в трубах і каналах виникають там, де є перешкоди на шляху потоку (вентилі, засувки, клапани, трійники, коліна і т.д.). Конструктивна різноманітність місцевих опорів не дає можливості отримати загальну залежність для визначення втрат напору для них. Тому місцеві втрати прийнято визначати в частках швидкісного напору , причому швидкість υ, як правило, береться за місцевим опором. Ю.Вейсбахом (1840р.) була запропонована формула /3.1/, згідно з якою місцеві втрати напору:

Коефіцієнт місцевого опору залежить від виду опору, визначається експериментально і наводиться в довідниках для квадратичної області турбулентного режиму течії рідини.

Тільки в кількох випадках може бути розрахований теоретично.

Розглянемо два випадки:

. Раптове розширення русла (рис.3.9а).

а) б)

Рис.3.9

На основі теореми імпульсів і рівняння Бернулі можна дістати, що втрати напору при раптовому розширенні русла:

де коефіцієнт втрат при раптовому розширенні

Якщо ω₂>>ω₁ (вхід труби в резервуар великих розмірів), то

Раптове звуження русла (рис.3.9 б).

Втрати напору підраховують за формулою:

В якій коефіцієнт місцевого опору:

Якщо ω₁>>ω₂ ,(вихід труби з резервуара), то

4 Витікання рідини через отвори і насадки при сталому напорі

4.1 Витікання через малі отвори в газове середовище

В інженерній практиці досить часто доводиться розв’язувати питання витікання рідини через отвори різних форм та розмірів. Такий випадок руху рідини характерний тим, що в процесі витікання запас потенціальної енергії, який має рідина в резервуарі, перетворюється з більшими чи меншими втратами в кінетичну енергію струмини.

Отвір вважається малим, якщо його вертикальний розмір (діаметр d, або висота а для прямокутного отвору) порівняно малий з напором Н (d<0,1H; a<0,1H).

Під терміном “тонка” стінка розуміють таку товщину стінки , при якій вона не впливає на характер витікання ().

Струмина, що точиться з отвору (рис.4.1), внаслідок дії відцентрових сил стискується по всьому периметру. Це спричиняє утворення стисненого перерізу струмини С – С з найменшою площиною, де рух рідини можна вважати паралельноструминним.

Рис. 4.1

Відношення площі ω_c стисненого перерізу до геометричної площі отвору ω називають коефіцієнтом стиснення:

Дослідом встановлено, що для малих отворів з гострими кромками (ребрами) ε=0,60...0,64.

Для одержання розрахункових залежностей по визначенню швидкості витікання і витрати рідини через отвір запишемо рівняння Бернуллі для перерізів 1 – 1 і С – С відносно площини порівняння 0 – 0:

Введемо поняття розрахункового напору, тобто того сумарного напору, під дією якого відбувається витікання рідини; позначимо його Н_Р.

Тоді:

і швидкість витікання:

де

називають коефіцієнтом швидкості.

Витрати рідини через отвір але

Тому:

Тут

4.2 Витікання рідини через малі затоплені отвори

При витіканні рідини в рідке середовище, наприклад в сполучених посудинах (витікання під рівень або через затоплений отвір),як це показано на рис. 4.2, швидкість υ і витрату рідини Q визначають за формулами /4.3/ і /4.5/, але в цьому випадку розрахунковий напір Н_Р буде таким:

Значення коефіцієнтів витікання (ε, φ, μ) для затоплених отворів приймають такими ж самими, як і у випадку витікання в газове середовище.

Рис. 4.2

4.3 Витікання рідини через насадки

Насадком називається коротка труба довжиною l=(2…5)d, втратами напору якої по довжині нехтують.

Основні типи насадків: циліндричні (зовнішні і внутрішні); конічні (збіжні і розбіжні); коноїдні та ін. Для всіх насадків формули швидкості і витрати при витіканні в атмосферу, як і для випадку витікання через малий отвір, мають вигляд:

Значення коефіцієнтів витікання для різних насадків, розрахованих по їх вихідному перерізі при безвідривному режимі течії даються в довідниках з гідравліки.

5 Гідравлічний удар в трубах

Гідравлічним ударом називають різку зміну тиску в напірному трубопроводі при раптовій зміні швидкості руху рідини. Останнє може бути спричинено швидким закриттям чи відкриттям засувки, крана, клапана, швидкою зупинкою чи пуском гідродвигуна або насоса. В усіх цих випадках при зменшенні або збільшенні швидкості руху рідини тиск перед запірним пристроєм відповідно різко зростає (позитивний гідравлічний удар) чи падає (від’ємний гідравлічний удар). Причому підвищення тиску може бути настільки великим, що здатне призвести до розриву трубопроводу.

Власне і вивчення природи гідравлічного удару почалося в зв’язку з частими аваріями на нових лініях московського водопроводу, збудованих на кінці ХІХ ст. Причини аварій досліджував видатний російський вчений М.Є.Жуковський (1898), який і розробив теорію гідравлічного удару (1899).

За М.Є.Жуковським при миттєвому закритті засувки (крана) в трубопроводі швидкість руху води перед нею зменшується до нуля і кінетична енергія потоку переходить в потенціальну енергію тиску, яка в свою чергу викликає деформацію стінки трубки і самої рідини. Це підвищення тиску, так звана ударна хвиля, розповсюджується від засувки по всій довжині трубопроводу зі швидкістю c, яку називають швидкістю розповсюдження ударної хвилі (рис.5.1).

Рис.5.1

В припущенні, що кінетична енергія рідини повністю переходить в роботу деформації труби і рідини, а засувка закривається миттєво, М.Є.Жуковський отримав формулу для визначення величини підвищення тиску при гідравлічному ударі, яка має вигляд:

де швидкість ударної хвилі:

В цих формулах ρ – густина рідини; υ₀ – швидкість при усталеному русі рідини в трубопроводі; Е_р, Е_ст – модулі пружності рідини і матеріалу труби відповідно; d – внутрішній діаметр труби; δ – товщина стінки трубопровода.

Величина - це швидкість розповсюдження пружних деформацій, тобто швидкість звуку в середовищі густиною ρ і модулем пружності Е_р. Для води с=1425 м/с, для масел – 1200...1400 м/с.

Формулу М.Є.Жуковського /5.1/ використовують для розрахунків підвищення тиску при так званому прямому гідравлічному ударі, тривалість фази якого (тобто часу, протягом якого ударна хвиля, що виникла біля засувкиі, досягне резервуара, відобразиться від нього і знову підійде до засувки)

більше часу закриття засувки t_з.

При t_ф<t_з виникає непрямий гідравлічний удар. В цьому випадку підвищення тиску визначають за формулою:

Гідравлічний удар може бути неповним, якщо початкова швидкість υ₀ руху рідини змінюється до деякого значення υ, що має місце, наприклад, при частковому перекритті запірного пристрою. Тоді:

Доцільно відзначити, що при прямому гідравлічному ударі між швидкістю руху рідини і підвищенням тиску існує таке наближене співвідношення:

де υ₀ – в м/с

6 Гідравлічний розрахунок напірних трубопроводів

6.1 Класифікація трубопроводів

Всі трубопроводи поділяють на прості і складні. До простих відносять трубопроводи сталого чи змінного поперечного перерізу без бакових відгалужень, до складних – трубопроводи з відгалуженнями, складеними з послідовно і паралельно з’єднаних простих трубопроводів.

При гідравлічних розрахунках розрізняють трубопроводи короткі і довгі. Короткими визнаються трубопроводи, при розрахунку яких необхідно враховувати як місцеві втрати, так і втрати напору по довжині. До коротких трубопроводів звичайно відносять масло - і паливопроводи ДВЗ, системи рідинного охолодження, внутрішньобудинкову теплофікаційну мережу і т. д.

Довгими називаються трубопроводи, при розрахунку яких нехтують місцевими втратами напору, або враховують їх як частину (5...10%) поздовжніх втрат напору. До них відносять магістральні трубопроводи, водопровідну мережу тощо.

6.2 Розрахунок простих трубопроводів

6.2.1 Розрахункові рівняння

Для простого трубопроводу сталого перерізу довжиною l, (рис.6.1) що має ряд місцевих опорів (наприклад, вентиль1, фільтр 2, зворотній клапан 3 і т.д. ), основним розрахунковим рівнянням є рівняння Бернуллі для початкового І і кінцевого ІІ-го перерізів трубопроводу. При α₁=α₂ і υ₁=υ₂ воно має вигляд:

Рис. 6.1

Сумарну втрату напору в загальному випадку виражають формулою:

(6.2)

(6.3)

.

(6.4)

.

(6.5)

,

(6.6)

.

.

(6.7)

,

(6.8)

,

(6.9)

.

(6.10)

.

(6.11)

.

З урахуванням формули (6.2) для турбулентного режиму течії будемо мати

і загальні втрати напору для даного трубопроводу

6.3.3 Розгалужений трубопровід

Рис. 6.6

Розглянемо методику розрахунку розгалуженого трубопроводу , який складається з трьох віток : 1, 2, 3 (рис.6.6).

При умові, що рідина від точки розгалуження М подається до трьох віток отримаємо:

Рівняння Бернуллі, складені для переріза в точці М і кінцевих перерізів відгалужень без урахування швидкісних напорів, мають вигляд:

Таким чином, для розв’язання задачі маємо чотири рівняння.

Основною задачею розрахунку розгалуженого трубопроводу є така:

відомі витрата в точці М, всі розміри віток, геометричні висоти Z , тиски в кінцевих перерізах і всі місцеві опори; потрібно визначити Q_1, , Q₂, Q₃ , а також потрібний напір в точці розгалуження М – . Можливі і інші варіанти постановки задачі, які розв’язуються на основі наведеної системи рівнянь.

7 Водопостачання

Вода – це необхідний компонент, без якого неможливі існування і розвиток органічного світу: рослин, тварин і людей. Без достатньої її кількості і відповідної якості неможлива діяльність жодної галузі промисловості і сільського господарства. А ця кількість у зв’язку зі зростанням населення, розвитком промислового і сільськогосподарського виробництва неперервно і надзвичайно швидкими темпами збільшується.

За розрахунками вчених з загальної кількості водних ресурсів на Землі в 1386млн.км³ тільки 35млн.км³ (2,5%) припадає на долю прісних вод. На перший погляд це не так вже і мало але справа в тому, що основна частина прісної води знаходиться в такому стані, який робить її важкодоступною. для людини. Майже 70% прісних вод – льодовики, близько 30% знаходиться в водоносних шарах під землею і лише 0,006% її одночасно містять в собі русла всіх річок.

Обмежені ресурси прісних вод вже сьогодні є фактором, що стримує економічний розвиток людства, тому тільки раціональне використовування запасів води і дбайливе відношення до них як до природного багатства дасть можливість подальшого задоволення зростаючих потреб сучасного суспільства.

7.1 Джерела водопостачання

Природні джерела води поділяють на дві основні групи: поверхневі джерела – річки, озера, водоймища, канали і підземні джерела – різні типи підземних вод.

Характерними особливостями вод поверхневих джерел є їх значна мутність, високий вміст органічних речовин, бактерій, відносно малий солевміст і невелика жорсткість.

Підземні води не містять зовсім або містять дуже мало змулених речовин. Вони, як правило, безкольорові, але часто мають підвищену жорсткість, відрізняються значним вмістом солей заліза та інших елементів.

7.2 Системи водопостачання

Системою водопостачання називають комплекс споруд, які призначені для забезпечення споживачів водою в необхідній кількості, потрібної якості і під певним напором.

В залежності від споживача системи водопостачання виконують функції господарсько-питних, виробничих, протипожежних, поливальних водопроводів.

Забирання води з метою водопостачання можливо з поверхневих і підземних джерел. Для господарсько-питного водопостачання доцільно використовувати підземні води, які мають більш високі показники якості порівняно з поверхневими. Якщо потужність водоносних пластів підземних вод недостатня, або вони не придатні для водопостачання, то використовують поверхневі джерела. Вибір джерела є одним з важливих питань при проектуванні систем водопостачання різноманітних об’єктів. Від джерела в значній мірі залежить тип всієї системи, спосіб водопідготовки, наявність тих чи інших споруд і в кінцевому підсумку вартість її будівництва і експлуатації.

В загальному випадку до системи водопостачання входять такі споруди. (рис. 7.1.).

Рис.7.1. Загальний вигляд системи водопостачання з забиранням води з відкритого джерела (а) і з забиранням підземних вод (б):

1 – водозабірні споруди; 2 і 5 – споруди для підйому і перекачування води; 3 – споруди для очищення води; 4 – збірні резервуари; 6 – водоводи; 7 – водонапірна башта; 8 – водонапірна мережа

1. Водозабірні споруди 1. В залежності від характеру джерела водопостачання споруди для приймання води можуть бути різними. При відкритих джерелах (рис. 7.1а) забирання води здійснюється береговими і русловими водоприймачами різноманітних конструкцій . Забирання підземних вод (рис.7.1б) здійснюють шляхом улаштування колодязів, свердловин, підземних водозбиральних галерей, тощо.

2. Споруди для підйому і перекачування води – насосні станції. Взагалі, коли вода з джерела підлягає очищенню, вона перекачується на очисні споруди насосною станцією І-го підйому 2, а після очищення подається споживачам насосною станцією ІІ-го підйому 5.

3. Споруди для очищення води 3 – необхідні для доведення вихідної якості води до вимог, які висувають до неї споживачі.

4. Збірні резервуари (резервуари чистої води) 4 потрібні для вирівнювання нерівномірності режиму роботи насосних станцій І-го і ІІ-го підйомів і зберігання протипожежних і аварійних об’ємів води.

5. Споруди для транспортування води до місць її розподілу – водоводи 6. Вони являють собою лінії труб чи каналів, по яким вода подається до споживача (місто, селище, промислове підприємство).

6. Споруди для розподілу води по території об’єкта і роздачі її споживачам – водопровідна мережа 8.

7. Споруди для зберігання і акумулювання води – водонапірна башта 7, яка виконує ту ж роль, що і резервуар чистої води. При розташуванні башти за схемою рис. 7.1а систему називають системою водопостачання з баштою на початку мережі; при розташуванні за схемою рис. 7.1б – системою водопостачання з контррезервуара.

Розглянутий варіант загальної схеми водопостачання може бути значно спрощений, якщо якість води джерела відповідає вимогам споживачів. Тоді очисні споруди 3, а іноді і резервуари чистої води 4 і насосна станція ІІ-го підйому 5 можуть бути відсутніми. Можливі також випадки відмови від водонапірних башт.

Але обов’язковими елементами будь – якої системи водопостачання є водозабірні споруди, водоводи і водопровідна мережа.

7.3 Водозабірні споруди

Водозабірні споруди або водозабори призначені для забирання вод з джерела водопостачання.

В залежності від виду природного джерела, яке використовується для водопостачання, водозабірні споруди поділяють на дві групи: споруди для забирання поверхневих вод і споруди для забирання підземних вод.

7.3.1 Споруди для забирання поверхневих вод

Річкові водозабірні споруди улаштовують в місцях, де течія води повільна, глибина достатня для забирання води, а берег стійкий. Місце забирання води повинно бути погоджене з органами санітарного нагляду.

З урахуванням особливостей джерела і умов забирання води спорудження поділяють на берегові та руслові.

Водозаборні споруди берегового типу використовують при відносно крутих берегах і наявності глибин, які забезпечують умови забирання води. Їх розташовують на схилі берега з прийманням води безпосередньо з русла річки. Водоприймачі цих водозаборів бувають двох видів: роздільні (рис.7.2а) і суміщенні з насосною станцією І підйому (рис. 7.2б).

Водоприймачі суміщеного типу складаються з водоприймального колодязя 1 з вхідними вікнами 2, які обладнані гратами для затримання відносно великих предметів. Водоприймальне відділення поділене стінкою на дві камери: приймальну 3 і всмоктуючу 4. У стінці є вікна 8 перекриті сітками з дрібними чарунками, призначеними для затримання планктону, водоростей, дрібного сміття тощо. Вода, яка пройшла через стінки, забирається насосами 5, що установлені в насосному залі 6, і через всмоктуючі труби 7 подається на очищення або до споживача.

Суміщення берегового сітчастого колодязя і насосної станції в одній споруді спрощує обслуговування водозабору, підвищує надійність його роботи і є практично необхідним у випадках використання насосів з малою висотою всмоктування.

Рис.7.2. Водоприймачі берегового типу:

а – роздільний; б – суміщений; 1 – водоприймальний колодязь; 2 – вхідні вікна; 3 – приймальна камера; 4 – всмоктувальна камера; 5 – насоси; 6 – машинний зал; 7 – всмоктувальні трубопроводи; 8 – сітки

Водозабірні споруди руслового типу (рис. 7.3) використовують при відносно положистих берегах, коли необхідні для збирання води глибини знаходяться на великій відстані від берега. Водозабір складається: з оголовка (водоприймального пристрою) 1, самопливних водоводів 2, берегового колодязя 3, і насосної станції 4.

Рис.7.3. Водоприймач руслового типу:

1 – оголовок; 2 – самопливна лінія; 3 – береговий колодязь; 4 – насосна станція

7.3.2 Споруди для забирання підземних вод

Більша частина централізованих систем сільськогосподарського водопостачання використовує підземні води.

Склад споруд і схеми їх розташування при забиранні підземних вод залежать від глибини залягання водоносного пласта, його потужності, багатоводності, умов залягання, геологічної будови і гідравлічних характеристик, підземного потоку (його напору, швидкості і напряму руху). Крім того потрібно враховувати фізико–хімічні показники води, необхідність її підготовки і знезаражування, а також масштаби водоспоживання. Принципові схеми водозабірних вузлів показані на рис.7.4.

Самою загальною схемою водозабірного вузла по прийманню підземних вод є схема, що включає групу водоприймальних споруд, очисні споруди для їх обробки і знезаражування і подальшої подачі в мережу водоспоживачу (рис.7.4б).

У більшості випадків підземні води не потребують додаткового очищення і тому дуже часто використовують найпростішу схему з подачею води безпосередньо в мережу (рис.7.4а). Природно, в практиці зустрічаються і проміжні схеми, в яких виключені деякі споруди з загальної схеми, або додаються споруди до найпростішої схеми (рис. 7.4 – в,г).

Рис. 7.4. Схеми водозабірних вузлів для приймання підземних вод:

а – з насосною станцією 1-го підйому; б – з очисними спорудженнями і насосною станцією 2-го підйому; в – з водозбиральним резервуаром; г – зі штучними поповненням підземних вод; 1 – водоприймальна споруда; 2 – насосна станція (водопідйомний пристрій); 3 – напірні трубопроводи; 4 – збірний колектор; 5 – водопровідні очисні споруди; 6 – резервуари чистої води; 7 – насосна станція 2-го підйому; 8 – напірні водоводи; 9 – самопливні чи сифонні водоводи; 10 – водозбірний резервуар; 11 – всмоктуючі трубопроводи; 12 – напірний водовод сирої води; 13 – поглинаючі колодязі

Для забирання підземних вод використовують три основних види споруд: вертикальні і горизонтальні водозабори і каптажі.

Водозабірні споруди можуть бути досконалими і недосконалими. Водозабори, які прорізають водоносний пласт повністю і досягають водонепроникного шару, називають досконалими. Ті водозабори, що прорізають водоносний пласт частково, називають недосконалими.

До вертикальних водозаборів відносяться бурові свердловини і шахтні колодязі.

Свердловини (трубчасті колодязі) – найбільш розповсюджений тип водозабірних споруд підземних вод. Їх використовують при відносно глибокому заляганні (більше 30 метрів) водоносних пластів. Основними конструктивними частинами свердловини є кондуктор, технічна колона труб, експлуатаційна колона, захист цементний, водоприймальна частина (фільтр), відстійник, надфільтрова колона (рис.7.5).

Кондуктор – першу колону обсадних труб – установлюють для запобігання попаданню в свердловину забруднених поверхневих вод. В межах водоносного горизонту розташовують фільтрувальну колону, яка складається з водоприймальної – фільтруючої – частини, над фільтрової труби і відстійника. Останній звичайно виконують з глухої труби довжиною 2....5 метрів.

Експлуатаційний (внутрішній) діаметр колони труб, в якому встановлюють корпус насоса і кінцевий діаметр свердловини залежать від типу водопідйомного пристрою, конструкції водоприймальної частини свердловини, а також від необхідності її чищення.

Шахтні колодязі використовують для забирання води з перших від поверхні водоносних пластів, що залягають на глибині до 30 метрів. На відміну від свердловин шахтні колодязі являють собою вертикальну виробку з великими розмірами поперечного перерізу (1...3м). Вони призначені для водопостачання дрібних водоспоживачів – невеликих населених пунктів, промислових підприємств, польових станів, пасовищ, а також для індивідуального водопостачання.

Складається шахтний колодязь з водоприймальної частини 1, ствола 2 і надземної частини (оголовка) 3 (рис. 7.6). Часто для створення запасів води і її відстоювання він може мати водозбірну чи відстійну частину, а для вентиляції – вентиляційну трубу, яка виводиться вище поверхні землі не менше ніж на 2 метри.

Водоприймальною частиною шахтного колодязя в залежності від його конструкції, потужності водоносного пласта і властивостей водоносної породи може бути його дно, бокова поверхня або те і інше одночасно.

Будуються шахтні колодязі з цегли, каменю, дерева, бетону і залізобетону з таким розрахунком, щоб ствол і надземна частина були достатньо міцними і водонепроникними для запобігання потрапляння поверхневих вод і забруднених вод зони аерації.

Горизонтальні водозабори улаштовують в межах водоносного пласта на глибині 6...8м. при незначній його потужності. Водозабір розташовують перпендикулярно до напряму руху ґрунтового потоку з похилом у бік збірного колодязя, звідкіля вода забирається насосами. (рис. 7.7).

Рис. 7.7. Горизонтальний водозабір:

1 – водозабірна галерея; 2 – водоприймальні отвори; 3 – оглядовий колодязь; 4 – водозабірний колодязь; 5 – водопідйомні труби

Для цих водозабірних споруд використовують перфоровані бетонні труби. Навколо труб роблять гравійно–піщану обсипку, яка запобігає попаданню у воду частинок ґрунту. При значній довжині водозаборів улаштовують оглядові колодязі, призначені для огляду, очищення і вентиляції трубопроводів.

Для приймання джерельних вод, що виходять на поверхню землі, будують спеціальні водозабірні споруди – каптажі. На відміну від інших водозаборів підземних вод каптажі створюють не тільки для приймання, але і для концентрованого збирання концентрованої води у вигляді джерел, які виходять на поверхню на значній території.

В залежності від типу джерела каптажні споруди будують по двом принципово відмінним одна від одної схемам.

Споруди по каптажу висхідних джерел принципово однакові. Вони являють собою водозбірну камеру, призначену для приймання джерельної води і створення її об’єму, що потрібний для нормальної роботи водопідйомного обладнання (рис. 7.8 а). Вода в таких каптажах приймається тільки через дно, яке виконано у вигляді зворотного фільтра.

Каптажні споруди низхідних джерел – це водозбірні камери з боковою водоприймальною поверхнею, яка також виконується у вигляді зворотного фільтра (рис.7.8 б).

7.4 Фільтрація

7.4.1 Фільтрація ґрунтових вод

Рух грунтових вод є частинним випадком руху рідин в пористому середовищі , який називають фільтрацією.

Фільтрація відбувається через шпари (пори) грунту і може бути обмежена знизу і зверху водонепроникними шарами грунту. Така фільтрація називається напірною (рис. 7.9 а). Якщо водонепроникний шар обмежує потік тільки знизу то така фільтрація називається безнапірною (рис. 7.9 б).

Рис. 7.9

В залежності від витрати фільтраційного потоку поверхня його може займати різне положення, аналогічно вільній поверхні у відкритих руслах. Поверхня фільтраційного потоку називається депресійною поверхнею, а крива вільної поверхні – кривою депресії.

Фільтрація може бути ламінарною і турбулентною. Ламінарний рух, як і в трубах, характеризується втратами напору прямо пропорційними швидкості фільтрації в першій степені. Такий рух буває в дрібнозернистих грунтах (водопроникні глини, суглинки, пісковики, піски). В крупнозернистих пісках і матеріалах (гравій, галька, щебінь) установлюється турбулентна фільтрація, при якій втрати напору пропорційні швидкості в степені більше першої.

Основний закон ламінарної фільтрації виражається формулами Дарсі:

і

В цих формулах υ – середня швидкість фільтрації; Q – витрата фільтраційного потоку; ω – повна площа перерізу фільтраційного потоку, яка є сумою площі пор ω_п і площі перерізу частинок грунту ω_гр; J – гідравлічний нахил, що являє собою втрату напору по довжині і на одиницю довжини фільтраційного потоку: ; k – коефіцієнт фільтрації.

Коефіціент фільтрації (см/с чи м/с) залежить в основному від розміру і форми зернин грунту, наявності в ньому глинястих частинок і температури рідини. Значення коефіціентів фільтрації деяких грунтів наведені в табл. 7.1

Таблиця 7.1

Коефіцієнти фільтрації ґрунтів

Границі застосування формул Дарсі визначають по критерію переходу від ламінарної фільтрації до турбулентної.

Н.Н.Павловський запропонував критерій існування ламінарної фільтрації у вигляді:

де ν – кінематична в’язкість рідини; d – середній діаметр зернин ґрунту, ν – середня швидкість фільтрації; m – коефіцієнт пористості ґрунту, рівний відношенню площі пор до повної площі перерізу фільтраційного потоку: .

Значення коефіцієнта пористості для деяких ґрунтів наведені в таблиці 7.2.

Таблиця 7.2.

Коефіцієнти пористості ґрунтів

Якщо (7.3) не виконується, то має місце турбулентна фільтрація, для якої середню швидкість визначають залежністю

де показник степеня n знаходиться в межах .

7.4.2 Приплив води до дренажних колодязів

При проектуванні водоприймачів підземних вод однією з основних задач є розрахунок продуктивності водозабору. Цей розрахунок виконують на основі закону фільтрації, з урахуванням гідравлічних умов стану підземного потоку, а також розташування водоприймальної частини колодязя в пласті, що обраний до експлуатації.

Приплив води до досконалого дренажного колодязя. Для досконалого колодязя, тобто такого, що досягає водонепрохідного шару (рис.7.10), і при рівномірному відкачуванні води з нього (Q=const), глибина води в колодязі знизиться від H_o до h_o, тобто на величину Z. Рівень вільної поверхні води в грунті (водоносному пласті) навколо колодязя буде плавно зменшуватися від природного рівня ґрунтових вод (РГВ) до відмітки в колодязі і утворювати депресивну поверхню. В плоскому перерізі рівень ґрунтових вод на ділянці водозниження буде характеризуватися кривою депресії.

Приплив води (дебіт) до такого колодязя при уклоні водонепрохідного шару J=0 визначають за формулою Дюпюї:

де H₀ – глибина (потужність) водоносного пласту; h₀ – глибина води в колодязі; k – коефіцієнт фільтрації ґрунту; r₀ – радіус колодязя; R₀ – радіус впливу колодязя (радіус депресійної воронки).

Для попередніх розрахунків радіуса впливу значення R₀ (м) – можуть бути прийняти такими:

дрібнозернисті ґрунти – R₀=100...200 ;

cередньозернисті ґрунти - R₀=250..600;

крупнозернисті ґрунти – R₀=700...1000.

На практиці для визначення радіуса впливу колодязя часто користуються емпіричною формулою Зихарда:

в якій Z=H₀-h₀.

Рис. 7.10. Круглий досконалий колодязь:

1- природний рівень ґрунтових вод; 2 – крива депресії; 3 – водоносний шар; 4 – водотривкий шар

Приплив води до досконалого артезіанського колодязя. Артезіанський колодязь забирає воду з водоносного шару, обмеженого зверху і знизу водонепроникними грунтами (рис.7.11). Вода в такому шарі знаходиться під тиском і зветься артезіанською водою. В цьому випадку статичний напір H₀ і напір у будь-якому перерізі h відрізняється від потужності а, водоносного шару.

Дебіт (витрата) артезіанського колодязя визначається за формулою:

Рис.7.11. Приплив води до круглого колодязя

Дебіт недосконалих колодязів. Для недосконалих колодязів при усталеному русі підземних вод їх продуктивність визначають за формулами

напірні водоносні пласти:

безнапірні водоносні пласти:

Фільтраційний опір ξ в цих формулах визначають за допомогою графіків (рис.7.12) в залежності від співвідношення l/a і а/r₀, тобто від довжини водоприймальної частини колодязя l і потужності водоносного пласта а, а також потужності і радіуса колодязя r_0.

Рис.7.12. Графіки додаткового опору ξ, обумовленого недосконалістю свердловини за ступенем розкиття пласта:

а – при примиканні фільтра колодязя до водоупору; б – при розташуванні фільтра колодязя в середній частині шару

7.5 Водоочисні споруди

Якість природних джерел води, особливо поверхневих, в більшості випадків не відповідає вимогам санітарних норм до питної води. Тому використовувати її без попереднього очищення не можна. Очищення води полягає в її прояснені (освітленні), знебарвлюванні, знезаражуванні і дезодорації (усуненні запахів і присмаків).

Воду можна очищати як з використанням хімічних реагентів, так і без них. Але за нашого часу більшість водоочисних станцій працюють за схемою з хімічною обробкою води.

На рис. 7.13 зображена широко розповсюджена технологічна схема для глибокого прояснення води з самопливним рухом води, яку використовують при будь-якій продуктивності водоочисної станції і будь-якої якості води.

Рис. 7.13. Схема водоочисної станції з камерою пластівцеутворення, відстійниками і фільтрами

Природна вода подається насосною станцією першого підйому 1 до змішувача 3. Хімічні речовини, так звані (реагенти або коагулянти), для хімічної обробки води, заготовлюються в реагентному цеху 2 і також надходять до змішувача 3, де змішуються з усією масою води, що підлягає обробці. Зі змішувача вода потрапляє в камеру пластівцеутворення 4. Тут відбувається фізико – хімічний процес агломерації (об’єднання) колоїдних і змулених частинок у порівняно великі пластівці, що швидко осідають. Далі вода надходить до відстійників 5, в яких осідає основна маса пластівців. Після відстійників вода проходить через фільтри 6, де затримуються всі частинки, що не встигли осісти у відстійниках.

Прояснена і знебарвлена вода, якщо вона використовується як питна підлягає потім знезаражуванню і збирається в резервуарах чистої води 7. З резервуарів за допомогою насосної станції другого підйому 8 вода подається в мережу.

7.6 Водопровідна мережа

Водопровідна мережа – один з основних елементів системи водопостачання. Вона являє собою сукупність водопровідних ліній (трубопроводів) для подачі води до місць споживання. Водопровідна мережа складається з водоводів, магістральної мережі і розподільних трубопроводів.

Водоводи прокладають для транспортування від джерела водопостачання до очисних споруд і від резервуарів чистої води до магістральної мережі. Згідно з санітарними нормами і правилами (СНіП), водоводи повинні мати не менше, ніж дві паралельні лінії трубопроводів з відстанню між ними 10…100м і пропускною спроможністю не менше 70% розрахункової витрати системи водопостачання.

Мережа міського, або іншого населеного пункту, призначена для розподілення води по його території, забезпечення можливості відбирання в заданих точках потрібної кількості води і створення необхідних вільних напорів. Крім того, мережа повинна мати певну надійність, тобто підтримувати заданий рівень забезпечення водою споживачів при будь-яких можливих аваріях її ліній.

За характером своєї роботи водопровідні лінії можуть бути поділені на дві категорії: 1) магістральні, які служать, в основному, для транспортування води; 2) розподільні, призначені для роздавання води споживачам.

За конфігурацією відповідні мережі бувають розгалуженими (рис. 7.14а) і кільцевими (рис. 7.14б).

Тупикові мережі не забезпечують безперебійності водопостачання, тому їх можна застосовувати в тих випадках, коли за СНіП допустимі перерви в подачі води або коли є запаси води для постачання об’єкта на час відновлення трубопровіда після аварії.

Для міських, селищних і виробничих водопроводів, як правило, улаштовують кільцеві мережі. При кільцевих мережах завдяки наявності паралельних ліній аварія на будь-якій ділянці не призводить до припинення подачі води споживачам, крім тих, хто постачається безпосередньо від пошкодженої ділянки.

Водопровідна мережа проектується на основі архітектурного панування населеного пункту з урахуванням розташування вулиць, кварталів, окремих великих споживачів води – заводів, фабрик, ферм та інших підприємств, до яких потрібно підводити магістралі. При цьому беруться до уваги взаємне розташування джерела і об’єкта водопостачання, рельєф місцевості, ґрунтові умови, наявність штучних і природних перешкод.

Рис. 7.14. Конфігурація мережі:

а – тупикова; б - кільцева

Взаємна ув’язка перелічених вимог і факторів на стадії проектування називається трасуванням мережі.

Вибір загальної схеми водопостачання як населеного пункту, так і промислових і сільськогосподарських підприємств і споруд є однією з найбільш складних і відповідальних задач, від розв’язання якої залежить і безперебійна подача необхідної кількості води всім споживачам, і вартість будівництва, і експлуатація системи.

Найбільш поширеними в практиці є так звані однозонні схеми водопостачання, які використовують для забезпечення водою споживачів (міст, селищ, промислових і сільськогосподарських підприємств), розташованих на порівняно невеликих територіях зі спокійним рельєфом. Одно зона система може бути без башти, з баштою на початку мережі і з контррезервуаром.

Схему водопостачання без башти застосовують для постачання води об’єктів, що рівномірно витрачають воду протягом доби і необхідність в улаштуванні регулюючих ємкостей відпадає.

Схема з баштою на початку мережі застосовується в тих випадках, коли водоспоживання в межах доби нерівномірна, а водоводи подають воду по мережі в найбільш високу точку місцевості. Башта як би розділяє систему на дві частини. Висота підйому води, а отже, і подача насосів ІІ-го підйому визначаються висотою башти. Мережа живиться від башти, яка є для неї водоживильником.

Якщо найбільш висока точка місцевості знаходиться на протилежній стороні від місця подачі води в мережу водоводами, застосовують схему водопостачання з контррезервуаром. Характерним для такої схеми є те, що в години максимального водоспоживання мережа отримує воду з двох сторін – від водоводу і від контррезервуара, а в години мінімального водоспоживання надлишок води, яку подає насосна станція, транзитом проходить по мережі від водоводу до контррезервуара і поповнює його.

7.7 Режим водоспоживання і визначення розрахункових об’єкмів водоспоживання

Розміри і потужності окремих елементів інженерних систем водопостачання визначають на підставі заданого або передбаченого в процесі їх експлуатації навантаження. Під навантаженням розуміють розрахункові кількості води, які ці елементи повинні подавати чи транспортувати в одиницю часу, акумулювати або зберігати. Основою для визначення навантажень служать кількість споживаної води, режим її споживання, а також потрібні і допустимі значення тисків у водопровідній мережі.

Розрізняють такі основні категорії споживання води:

1. на господарсько – питні потреби населення;

2. на виробничі потреби промислових підприємств і сільськогосподарських об’єктів;

3. на поливку і мийку територій населених пунктів, поливку зелених насаджень;

4. на гасіння пожеж.

Загальна кількість води, яка повинна бути подана споживачам визначається за нормами, встановленими СНіП для кожної категорії.

Режим водоспоживання не залишається сталим, а змінюється протягом року під впливом природних, соціально – економічних, господарських і технічних факторів. Протягом доби також змінюється погодинна витрата води, що викликано зміною дня і ночі, розпорядком роботи підприємств та іншими випадковими причинами.

Для того, щоб система водопостачання працювала надійно, її розраховують по максимальній добовій витраті Q_{доб. max.}

Відхилення максимальної добової витрати від середньодобової характеризується коефіцієнтом добової нерівномірності K_доб.max, який дорівнює відношенню максимальної добової витрати до середньодобової.

Іноді при розрахунках систем водопостачання потрібно знати мінімальну добову витрату Q_доб.min. В цьому випадку вводять коефіцієнт нерівномірності К_доб.min., який оцінює відхилення Q_доб.min. від середньодобової витрати.

Таким чином, розрахункові добові витрати визначають за формулами:

Коефіцієнти нерівномірності, які враховують побут населення, режим роботи підприємств, ступінь благоустрою будівель, приймаються рівними: К_доб.max=1,1...1,3; К_доб.min=0,7...0,9.

Велике значення для визначення розрахункових витрат води має урахування можливих максимальних годинних витрат Q_год.max. Максимальна годинна витрата за добу найбільшого водоспоживання визначає найбільше можливе навантаження мережі за розрахунковий рік. При мінімальній годинній витраті протягом доби в мережі будуть виникати найбільші напори. Нарешті, середня година витрата може використовуватися для оцінки витрат енергії на подачу води. Ці годинні витрати визначають із формул:

Коефіцієнти годинної нерівномірності К_год.max= Q_год.max / Q_год.ср і К_год.min = Q_год.min / Q_год.ср визначають з залежностей, рекомендованих СНіП :

в яких α – коефіцієнт, що ураховує ступінь благоустрою будівель, режим роботи підприємств та інші місцеві умови, приймається: α_max=1,2... 1,4 і α_min= 0,4...0,6; β – коефіцієнт, що ураховує кількість мешканців населеного пункту, має такі значення:

2

1,8

1,6

1,5

1,4

1,3

1,2

1,15

1,1

1,05

β_min

0,1

0,1

0,1

0,2

0,25

0,4

0,4

0,6

0,7

0,85