6.1. Разпределителни системи за вода

Разпределителната система представлява мрежа от тръбопроводи, които разпределят водата към потребителите.

Те са предназначени адекватно да отговарят на изискванията на водите с комбинация от:

• Битови
• Търговски
• Индустриални
• Противопожарни цели

Една добра разпределителна система следва да отговаря на следните изисквания:

• Достатъчно налягане на водата в крановете на потребителя, при определена скорост на поток (т.е. налягането трябва да е достатъчно високо, за да се посрещнат адекватно потребностите на потребителите).
• Налягането трябва да бъде достатъчно високо, за да се посрещнат адекватно противопожарните нужди.
• В същото време, налягането не трябва да е прекалено високо поради факта, че повишеното налягане води до насрещна претеция за разходи; увеличаването на налягането води до увеличаване на риска от течове.
• Трябва да се поддържа чистотата на разпределената вода. Това изисква разпределителната система да бъде изцяло изправна.
• Поддръжката на разпределителната системата трябва да бъде лесна и икономична.
• Водата трябва да остава на разположение по време на периоди на проблеми с водопровода. Разпределителната система би трябвало също така да гарантира, че ако се спука дори една тръба, то големи площи няма да останат без вода. Ако определен отрязък от тръбата подлежи на ремонт и водата е спряна, то за населението живеещо в посока надолу по веригата на този тръбопровод трябва да бъде осигурен друг тръбопровод.
• По време на ремонт, не трябва да се предизвиква задръстване на трафика. С други думи, тръбопроводите не следва да се полагат под магистрали, пътища за превоз, пешеходни зони.

РАЗПРЕДЕЛИТЕЛНИ С ИСТЕМИ

A. Модел на разклонена система със задънени краища

• Подобно на разклонено дърво - тя се състои от:
• Основна (стволова) линия
• Субмрежа
• Клонове
• Основната линия е основен източник на водоснабдяване. Водата за потребителите не се разпределя от основната линия.
• Субмрежата е свързана с основната линия и тя върви по основните пътни артерии.
• Клоновете са свързани със субмрежата и те са по дължината на улиците.
• На последно място на потребителите се предоставят свързващи елементи от клоновете.

Снимка: Пример за водна мрежа

Предимства:

• Това е много прост метод за разпределение на вода. Изчисленията са лесни и прости.
• Необходимите размери на тръбите са икономични.
• Този метод изисква сравнително по-малък брой затварящи клапани.

Недостатъци:

• Районът, получаващ вода от една тръба в ремонт остава без вода, докато работата не се завърши.
• В тази система има голям брой задънени краища, където водата не циркулира, а остава статична. Утайките се натрупват в резултат на стагнация на края на линията и в тези точки могат да се появят бактерии. За да се преодолее този проблем в задънените краища се предвиждат дренажни клапани и застоялата вода се оттича от периодично отваряне на тези клапани, но се губи голямо количество вода.
• Трудно е да се поддържа остатъчен хлор в задънените краища на тръбата.
• Водата, предназначена за борба с огъня ще бъде ограничена, тъй като тя се предоставя само от един водопровод.
• Налягането в края на линията може да стане нежелателно ниско поради насочване на допълнителни области към системата за водоснабдяване. Този проблем се среща често в много по-слабо развити страни.

B. Модел на решетката

In grid pattern, all the pipes are interconnected with no dead-ends. In such a system, water can reach any point from more than one direction (Picture 6.2).

Снимка: Пример на модел решетка на водна мрежа Източник: http://portal.netcad.com.tr/pages/viewpage.action?pageId=100827254

В модела решетка, всички тръби са свързани помежду си, без задънени краища. В такава система, водата може да достигне всяка точка от повече от една посока.

Предимства:

• Тъй като водата в снабдителната система е свободна да тече в повече от една посока, не се регистрира застой толкова лесно, както в модела на разклонената система със задънени краища.
• В случай на ремонт или спукване на една тръба, регионът свързан с тази тръба ще продължава да получава вода, тъй като водата ще потече към този регион от друга страна.
• Водата достига до всички точки с минимална загуба.
• По време на пожари, чрез манипулиране на затварящите клапани, голяма част от доставената вода може да бъде отклонена и да се насочи за борба с пожарите.

Недостатъци:

• Разходите за полагане на тръби са повече, защото се изискват еднакви по дължина тръби.
• Необходими са по-голям брой клапани.
• Изчисляването на размерите на тръбите е по-сложно.

C. Модел решетка със затворени линии

• Затворените линии са разполагат в растер (подобно на диаграмата по-горе), за да се подобри налягането на водата в различните части на града (индустриални, бизнес и търговски площи).
• Затворените линии трябва да бъдат стратегически разположени така, че даден град да продължава да се развива и налягането на водата да може да бъде непрекъснато.
• Предимствата и недостатъците на този модел са същите както тези, изброени в раздела модел решетка.

ХИДРАВЛИЧЕН АНАЛИЗ НА РАЗПРЕДЕЛИТЕЛНИТЕ СИСТЕМИ

Най-често използваните методи са:

А)Метод на задънените краища

• Определяне на местата на "задънените краища", които осигуряват разпространение на водата по най-кратки път. В задънените краища няма разпределение на потока.
• За да се прилага метода на задънените краища за системи със затворена линия, той трябва да се превърне в разклонена система. За да се направи това, за всяка затворена линия се определят задънените краища. Местоположението на задънените точки се основава на почти равни разстояния, които трябва да се изминат за да се достигне до дадена задънена точка от две различни посоки.

Б)Метод на Hardy-Cross

• Този метод е приложим за затворена система от тръбни мрежи.
• Приема се, че изходящите потоци от системата се отделят при възлите (възел: края на всеки отдел, тръба). Това предположение води до равномерен поток в тръбопроводите.
• Анализът на Hardy-Cross се основава на принципите, че:

1. На всяка връзка, общият приток трябва да е равен на общия отлив. (критерий за приемственост на потока)

2. Критерий главен баланса: алгебричната сума на основните загуби около всеки затворен контур е равна на нула.

• За дадена система от тръби, с известни съединителни изходящи потоци, метоътд на Hardy-Cross е повтаряща се процедура въз основа на първоначално очакваните потоци в тръбите. Прогнозните потоци в тръбите се коригират с итерация докато основните загуби в посока на часовниковата стрелка и в посока обратна на часовниковата стрелка се изравнят в рамките на всяка затворена линия.

C) Метод на еквивалентната тръба

• Методът на еквивалентната тръба е подход за намаляване на комбинацията от тръби в една проста тръбопроводна система за по-лесен анализ на тръбната мрежа, като например система за разпределение на водата. Еквивалентната тръба е въображаема тръба, в която основната загуба и изхвърляне са еквивалентни на основната загуба и изхвърляне при реална система от тръби. Всяка тръба има три основни свойства: диаметър, дължина и грапавост. С намаляването на коефициента на грапавост, C, намалява и грапавостта на на тръбите. Например, една нова гладка тръба има фактор на грапавост C = 140, докато грапавата тръбата обикновено е със C = 100. За да се определи еквивалентната тръба, трябва да се приеме което и да е от горните две свойства. Ето защо, за система от тръби с различни диаметри, дължини и фактори на грапавост, бихте могли да приемат определен фактор на грапавост (най-често C = 100) и диаметър (най-често D = 8"). Най-често срещаната формула за изчисляване на еквивалентната тръба е формулата на Hazen-Williams.