Реконструкция инженерных систем и сооружений

 

Задача 4: построение пьезометрического профиля трубопровода с восстановленным участком

Требуется построить пьезометрический профиль для трех вариантов реновации ремонтного участка («сталь + ПР», «сталь + ЦПП» и «сталь + ПЭ») и произвести оценку гидравлической совместимости восстановленного участка с ветхим трубопроводом общей протяженностью L (м).

Условия задачи предусматривают расположение ремонтных участков в начале трубопровода, а его протяженность принимается в долях от общей протяженности трубопровода, т.е. 0,25L, 0,5L или 0,75L (таблица 6):

Таблица 6

Длина  трубопровода L, м	1870
Давление в начале трубопровода, м вод. ст.	54,2
Расход воды q, м3/с	2,95
Протяженность ремонтного участка трубопровода, м	0,75 L

Для определения потерь напора на участках стального трубопровода различного диаметра используются формулы, полученные из «Таблиц для гидравлического расчета водопроводных труб» Шевелева Ф.А.), в частности:

АСТ = 0,0017d-5,1716

Для ремонтных материалов (труб) используются следующие расчетные гидравлические зависимости по определению коэффициента удельного сопротивления «А» для широкой гаммы внутренних диаметров трубопровода «d»:

АПР = 0,0007.d-5,2791

АПЭ = 0,001.d-5,316

АЦПП = 0,0009.d-5,2279

Для построения пьезометрического профиля потери напора Δ h, м,  определяются по формуле:

Δ h = АLq2

 

2. Общие условия и исходные данные для проектирования

по разделу I, подразделу Б: «Реновация асбестоцементных, чугунных и железобетонных водопроводных трубопроводов»

 

Задача 1: определение параметров санации полимерным рукавом   

Требуется с помощью стандартной автоматизированной программы «Rukav» определить толщину защитного покрытия из полимерного рукава по модулю упругости, обеспечивающую несущую способность участка новой трубной конструкции «материал трубопровода + полимерный рукав» для случаев ненарушения и нарушения несущей способности ветхого трубопровода.

В качестве исходных материалов трубопроводов рассматриваются: асбестоцемент, железобетон и чугун.

Ввод необходимых исходных данных по каждой из решаемых задач и режимов эксплуатации представлен в диалоговых окнах автоматизированной программы «Rukav» (напорный режим эксплуатации) для соответствующих материалов трубопроводов (таблица 7).

Таблица 7

Асбестоцементный трубопровод

Общая протяженность действующего трубопровода L, м	600
Расход воды q, м3/с	0,28
Протяженность ремонтного участка трубопровода, м	0,75L
Режимы эксплуатации	несущая способность не нарушена; несущая способность нарушена

 

а). для случая использования  трубы (ВТ 6, ВТ 9 или ВТ 12, когда несущая способность не нарушена ( таблица 8)

Таблица 8

Труба ВТ 6.
Внутренний диаметр трубопровода, D, м	0,5
Глубина залегания трубопровода, H, м	4,75
Высота грунтовых вод над лотком трубы, Нгв , м	1,05
Модуль упругости полимерного рукава, Еп , т/м2	500 000
Предварительная проектная толщина стенки полимерного рукава, dп , м	0,001
Внутреннее давление, Р, т/м2 или м вод. ст.	29,2

б) для случая использования  трубы (ВТ 6, ВТ 9 или ВТ 12), когда несущая способность нарушена (таблица 9)

Таблица 9

Труба ВТ 6.
Внутренний диаметр трубопровода, D, м	0,5
Глубина залегания трубопровода, H, м	4,75
Высота грунтовых вод над лотком трубы, Нгв , м	1,05
Модуль упругости полимерного рукава, Еп , т/м2	500 000
Предварительная проектная толщина стенки полимерного рукава, dп , м	0,001
Внутреннее давление, Р, т/м2 или м вод. ст.	29,2
Коэффициент снижения первоначальной толщины стенки трубы, К1	0,95
Коэффициент снижения степени деформации трубы, К2	0,9
Коэффициент снижения прочности трубы, К3	0,95

 

Железобетонный трубопровод

Таблица 10

Общая протяженность действующего трубопровода L, м	2050
Расход воды q, м3/с	2,55
Протяженность ремонтного участка трубопровода, м	0,65L
Режимы эксплуатации	несущая способность не нарушена; несущая способность нарушена

а). для случая, когда несущая способность не нарушена (таблица 11):

Таблица 11

Внутренний диаметр трубопровода, D, м	1,4
Глубина залегания трубопровода, H, м	4,7
Высота грунтовых вод над лотком трубы, Нгв , м	1,1
Модуль упругости полимерного рукава, Еп , т/м2	200 000
Предварительная проектная толщина стенки полимерного рукава, dп , м	0,001
Внутреннее давление, Р, т/м2 или м вод. ст.	37,1

б) для случая, когда несущая способность нарушена (таблица 12)

Таблица 12

Внутренний диаметр трубопровода, D, м	1,4
Глубина залегания трубопровода, H, м	4,7
Высота грунтовых вод над лотком трубы, Нгв , м	1,1
Модуль упругости полимерного рукава, Еп , т/м2	500 000
Предварительная проектная толщина стенки полимерного рукава, dп , м	0,001
Внутреннее давление, Р, т/м2 или м вод. ст.	37,1
Коэффициент снижения первоначальной толщины стенки трубы, К1	0,95
Коэффициент снижения степени деформации трубы, К2	0,95
Коэффициент снижения прочности трубы, К3	1,0

 

 

Чугунный трубопровод

Таблица 13

Общая протяженность действующего трубопровода L, м	450
Расход воды q, м3/с	0,0298
Протяженность ремонтного участка трубопровода, м	0,75L
Режимы эксплуатации	несущая способность не нарушена; несущая способность нарушена

 

а). для случая, когда несущая способность не нарушена (таблица 14):

Таблица 14

Внутренний диаметр трубопровода, D, м	0,2
Глубина залегания трубопровода, H, м	6,2
Высота грунтовых вод над лотком трубы, Нгв , м	4,9
Модуль упругости полимерного рукава, Еп , т/м2	100 000
Предварительная проектная толщина стенки полимерного рукава, dп , м	0,001
Внутреннее давление, Р, т/м2 или м вод. ст.	102

 

 

 

б) для случая, когда несущая способность нарушена (таблица 15)

Таблица 15

Внутренний диаметр трубопровода, D, м	0,2
Глубина залегания трубопровода, H, м	6,2
Высота грунтовых вод над лотком трубы, Нгв , м	4,9
Модуль упругости полимерного рукава, Еп , т/м2	100 000
Предварительная проектная толщина стенки полимерного рукава, dп , м	0,001
Внутреннее давление, Р, т/м2 или м вод. ст.	102
Коэффициент снижения первоначальной толщины стенки трубы, К1	0,5
Коэффициент снижения степени деформации трубы, К2	0,5
Коэффициент снижения прочности трубы, К3	0,5

           

Задача 2: определение параметров санации ветхого участка трубопровода путем нанесения цементно-песчаного покрытия (ЦПП) и протаскивания полиэтиленовой трубы (ПЭ)

Требуется в зависимости от исходного диаметра трубопровода и исходных данных  принять решение об альтернативных «полимерному рукаву» методах реновации чугунного, железобетонного и асбестоцементного трубопроводов, потенциальном ремонтном материале, например, подобрав толщину защитного цементно-песчаного покрытия (ЦПП) и диаметр полиэтиленовой трубы, протаскиваемой внутрь ветхого ремонтного участка трубопровода (по рекомендациям ГОСТ и других нормативно-технических документов).

Санация ЦПП железобетонных и асбестоцементных трубопроводов не производится.

При нарушении несущей способности участка чугунного трубопровода нанесение слоя ЦПП неприемлемо. В остальных случаях нанесение ЦПП целесообразно для продления срока службы чугунного трубопровода. Толщина слоя ЦПП для чугунных труб принимается в соответствии с таблицей 4. Стандартные наружные и внутренние диаметры полиэтиленовых труб низкого давления ПНД (высокой плотности) представлены выше (см. таблицу 5).

 

Задача 3: построение пьезометрического профиля трубопровода с восстановленным участком

Требуется построить пьезометрические профили для 7 вариантов реновации ремонтного участка («асбестоцемент + ПР»; «асбестоцемент + ПЭ»; «железобетон + ПР»; «железобетон + ПЭ»; «чугун + ПР»; «чугун + ЦПП»; «чугун + ПЭ») и произвести оценку гидравлической совместимости восстановленного участка с действующим трубопроводом общей протяженностью L (м).

Условия задачи предусматривают расположение ремонтных участка в начале трубопровода, а его протяженность принимается в долях от общей протяженности трубопровода, т.е. 0,25L, 0,5L или 0,75L:

Конкретные исходные данные по каждому типу трубопроводов представлены выше.

Для определения потерь напора на участках трубопровода из разного материала (чугун, асбестоцемент, железобетон) и диаметра используются формулы из таблицы гидравлического расчета водопроводных труб Шевелева Ф.А., в частности:

-для чугунных труб АЧ = 0,0017d-5,2558

-для железобетонных труб АЖБ = 0,0017d-5,1901

-для асбестоцементных труб ААЦ = 0,0024d-4,9384

Для ремонтных материалов (труб) следующие расчетные гидравлические зависимости по определению коэффициента удельного сопротивления «А» для широкой гаммы внутренних диаметров трубопровода «d»:

АПР = 0,0007.d-5,2791;

АПЭ = 0,001.d-5,316;

АЦПП = 0,0009.d-5,2279;

Для построения пьезометрического профиля потери напора Δ h, м,  определяются по формуле:

Δ h = АLq2

 

3. Общие условия и исходные  данные для проектирования 

по разделу II, Реновация водоотводящих безнапорных сетей

 

Задача 1: определению параметров санации полимерным рукавом   

Требуется с помощью стандартной автоматизированной программы «Rukav» для асбестоцементного, железобетонного, чугунного, керамического и кирпичного трубопровода) определить толщину защитного покрытия из полимерного рукава, обеспечивающую несущую способность участка новой трубной конструкции «материал трубопровода + полимерный рукав» для случаев ненарушения и нарушения несущей способности ветхого трубопровода;