Capítulo 30 / Chapter 30

Distribución del Agua

30.1 Introducción a la Distribución del Agua

La distribución del agua es el sistema que permite llevar el agua tratada desde el punto de almacenamiento hasta los puntos de consumo. Un sistema de distribución bien diseñado garantiza que el agua llegue a todos los usuarios con la presión y calidad adecuadas, minimizando las pérdidas y optimizando el uso del recurso.

En sistemas solares, la distribución puede realizarse por gravedad (cuando el tanque está elevado) o mediante bombeo adicional. El diseño del sistema de distribución es crucial para garantizar un suministro eficiente y equitativo del agua.

Distribución de Agua Solener - Diseño Óptimo - Suministro Eficiente

30.2 Tipos de Sistemas de Distribución

Existen diferentes tipos de sistemas de distribución según la topografía y las necesidades:

Tipo	Características	Aplicación
Distribución por gravedad	Tanque elevado, distribución por gravedad	Terrenos con pendiente
Distribución por bombeo	Bombeo adicional desde tanque	Terrenos planos o elevados
Distribución mixta	Combinación gravedad y bombeo	Topografía variada
Distribución ramificada	Red ramificada desde punto único	Comunidades pequeñas
Distribución mallada	Red mallada con múltiples rutas	Comunidades grandes

30.3 Diseño de la Red de Distribución

El diseño de la red de distribución debe considerar:

Topografía: Relieve del terreno y diferencias de cota
Demanda: Puntos de consumo y demandas
Presiones: Presiones mínimas y máximas en la red
Velocidades: Velocidades del agua en las tuberías
Pérdidas: Pérdidas por fricción y singulares
Material: Material de las tuberías

30.4 Cálculo de la Red de Distribución

Principios de diseño:

Ecuación de continuidad:
Q₁ = Q₂ + Q₃ + ... + Qₙ
(Caudal que entra = suma de caudales que salen)

Ecuación de energía (Bernoulli):
H₁ = H₂ + hf₁₂
(Energía en punto 1 = Energía en punto 2 + pérdidas)

Pérdidas por fricción (Darcy-Weisbach):
hf = f × (L/D) × (v²/2g)

Pérdidas por fricción (Hazen-Williams):
hf = 10.67 × L × Q^1.852 / (C^1.852 × D^4.87)

Donde:
hf = Pérdidas por fricción (m)
f = Coeficiente de fricción
L = Longitud de la tubería (m)
D = Diámetro interior (m)
v = Velocidad del agua (m/s)
g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s²)
Q = Caudal (m³/s)
C = Coeficiente de Hazen-Williams

30.5 Presiones en la Red

Las presiones en la red deben cumplir con ciertos requisitos:

Parámetro	Valor Mínimo	Valor Máximo	Unidad
Presión mínima en punto de consumo	10	-	mca
Presión máxima en punto de consumo	-	50	mca
Presión mínima en red	20	-	mca
Presión máxima en red	-	80	mca
Velocidad mínima en tuberías	0.5	-	m/s
Velocidad máxima en tuberías	-	2.5	m/s

30.6 Materiales de Tuberías

Los materiales de tuberías más comunes son:

Material	Diámetros	Presión	Ventajas
PVC	20-630 mm	6-16 bar	Económico, ligero, fácil instalación
PEAD	20-1200 mm	6-25 bar	Flexible, resistente, duradero
Acero galvanizado	15-600 mm	10-40 bar	Resistente, duradero
Hierro fundido	80-2000 mm	10-25 bar	Muy duradero, pesado
PRFV	100-3000 mm	6-25 bar	Ligero, resistente a corrosión

30.7 Válvulas y Accesorios

Los sistemas de distribución requieren válvulas y accesorios:

Válvulas de seccionamiento: Permiten aislar sectores de la red
Válvulas de regulación: Regulan la presión en la red
Válvulas de retención: Evitan el retorno del agua
Válvulas de purga: Eliminan aire de las tuberías
Válvulas de lavado: Permiten el lavado de la red
Hidrantes: Puntos de toma de agua
Contadores: Miden el consumo de agua

30.8 Diseño de Redes Ramificadas

Las redes ramificadas son las más comunes en comunidades pequeñas:

Configuración: Red ramificada desde un punto único (tanque)
Ventajas: Simple, económico, fácil cálculo
Desventajas: Si falla una tubería, se corta el suministro
Aplicación: Comunidades pequeñas, terrenos simples

30.9 Diseño de Redes Malladas

Las redes malladas son más complejas pero más seguras:

Configuración: Red mallada con múltiples rutas
Ventajas: Más segura, múltiples rutas de suministro
Desventajas: Más compleja, más cara, cálculo complejo
Aplicación: Comunidades grandes, redes importantes

30.10 Cálculo de Diámetros

Cálculo de diámetros de tuberías:

Método de velocidades económicas:
D = √(4Q / πv)

Donde:
D = Diámetro interior (m)
Q = Caudal (m³/s)
v = Velocidad económica (m/s)

Velocidades económicas recomendadas:
- Tuberías principales: 1.0-1.5 m/s
- Tuberías secundarias: 0.8-1.2 m/s
- Tuberías domiciliarias: 0.5-1.0 m/s

Ejemplo:
Caudal: 5 l/s = 0.005 m³/s
Velocidad: 1.0 m/s
D = √(4 × 0.005 / π × 1.0) = 0.080 m = 80 mm
Seleccionar: Tubería PVC 90 mm

30.11 Cálculo de Pérdidas

Cálculo de pérdidas en la red:

Pérdidas por fricción (Hazen-Williams):
hf = 10.67 × L × Q^1.852 / (C^1.852 × D^4.87)

Coeficientes de Hazen-Williams:
- PVC nuevo: C = 150
- PVC usado (10 años): C = 130
- PEAD nuevo: C = 150
- PEAD usado (10 años): C = 140
- Acero galvanizado nuevo: C = 130
- Acero galvanizado usado: C = 100

Pérdidas singulares:
hs = K × v²/2g

Coeficientes K:
- Codo 90°: K = 0.9
- Codo 45°: K = 0.4
- Tee (flujo directo): K = 0.3
- Tee (flujo lateral): K = 1.3
- Válvula abierta: K = 0.2
- Válvula de retención: K = 2.5

30.12 Ejemplo de Diseño de Red

Ejemplo: Diseño de red de distribución para comunidad rural

Datos:
- Población: 200 habitantes
- Dotación: 50 l/hab/día
- Consumo total: 10,000 l/día = 10 m³/día
- Horas de consumo: 12 horas/día
- Caudal promedio: 10,000 / (12 × 3600) = 0.23 l/s
- Caudal máximo: 0.23 × 2.5 = 0.58 l/s

Tramo 1: Tanque a primera bifurcación
- Longitud: 200 m
- Caudal: 0.58 l/s
- Diámetro: 90 mm PVC
- Velocidad: 0.91 m/s
- Pérdidas: 10.67 × 200 × 0.00058^1.852 / (150^1.852 × 0.09^4.87) = 0.45 m

Tramo 2: Primera a segunda bifurcación
- Longitud: 150 m
- Caudal: 0.35 l/s
- Diámetro: 75 mm PVC
- Velocidad: 0.79 m/s
- Pérdidas: 10.67 × 150 × 0.00035^1.852 / (150^1.852 × 0.075^4.87) = 0.38 m

Verificación de presiones:
- Presión en tanque: 30 mca
- Presión en punto 1: 30 - 0.45 = 29.55 mca ✓
- Presión en punto 2: 29.55 - 0.38 = 29.17 mca ✓

30.13 Conexiones Domiciliarias

Las conexiones domiciliarias permiten llevar el agua a cada vivienda:

Tubería de acometida: Desde la red hasta la vivienda
Material: PVC o PEAD, diámetro 20-32 mm
Profundidad: 0.6-1.0 m bajo tierra
Contador: Medidor de consumo individual
Válvula de paso: Válvula de corte en la vivienda

30.14 Puntos de Consumo Público

En comunidades rurales, se pueden instalar puntos de consumo público:

Pilas públicas: Puntos de toma de agua comunitarios
Fuentes públicas: Fuentes decorativas y funcionales
Hidrantes: Puntos de toma para emergencias
Distancia máxima: 100-200 m entre puntos de consumo

30.15 Protección de la Red

La red de distribución debe protegerse contra:

Contaminación: Protección contra contaminación externa
Sobrepresiones: Válvulas de seguridad y válvulas de aire
Golpe de ariete: Válvulas de retención y válvulas de aire
Contaminación cruzada: Separación de redes de agua y alcantarillado
Contaminación por retroceso: Válvulas de retención en conexiones

30.16 Mantenimiento de la Red

El mantenimiento de la red de distribución incluye:

Inspección visual: Inspección periódica de la red
Detección de fugas: Detección y reparación de fugas
Lavado de la red: Lavado periódico para eliminar sedimentos
Desinfección: Desinfección periódica de la red
Reparación de averías: Reparación de tuberías y accesorios
Sustitución de elementos: Sustitución de elementos deteriorados

30.17 Detección de Fugas

La detección de fugas es esencial para minimizar las pérdidas:

Método de balance: Comparar agua producida vs consumida
Método acústico: Detección acústica de fugas
Método de presión: Monitoreo de presiones en la red
Inspección visual: Inspección visual de la red
Porcentaje de pérdidas: Debe ser < 20% del agua producida

30.18 Ejemplo Completo de Sistema

Ejemplo: Sistema completo de distribución para comunidad rural

Datos del sistema:
- Población: 200 habitantes
- Dotación: 50 l/hab/día
- Consumo total: 10,000 l/día = 10 m³/día
- Tanque de almacenamiento: 10 m³ (1 día de consumo)
- Altura del tanque: 15 m sobre el punto más alto
- Longitud total de red: 2,000 m
- Material: PVC

Dimensionamiento de la red:
- Tubería principal: 90 mm, longitud 500 m
- Tuberías secundarias: 75 mm, longitud 800 m
- Tuberías terciarias: 63 mm, longitud 400 m
- Acometidas domiciliarias: 25 mm, longitud 300 m

Accesorios:
- Válvulas de seccionamiento: 10 unidades
- Válvulas de aire: 8 unidades
- Hidrantes: 4 unidades
- Contadores domiciliarios: 200 unidades
- Pilas públicas: 4 unidades

Costo estimado:
- Tuberías: 8,000 €
- Accesorios: 3,000 €
- Instalación: 4,000 €
- Total: 15,000 €

Costo per cápita:
- 15,000 € / 200 hab = 75 €/hab

30.19 Consideraciones Finales

Diseño adecuado: Diseñar la red según las necesidades reales
Material adecuado: Seleccionar el material adecuado según las condiciones
Protección: Proteger la red contra contaminación y daños
Mantenimiento: Realizar mantenimiento periódico de la red
Control de pérdidas: Controlar y minimizar las pérdidas de agua
Capacitación: Capacitar a la comunidad en el uso y mantenimiento

Resumen del Capítulo 30: La distribución del agua es el sistema que permite llevar el agua tratada desde el punto de almacenamiento hasta los puntos de consumo. El diseño debe considerar la topografía, la demanda, las presiones, las velocidades y las pérdidas. Los materiales más comunes son PVC y PEAD. La red debe protegerse contra contaminación, sobrepresiones y golpe de ariete. El mantenimiento periódico es esencial para garantizar un suministro eficiente. El control de pérdidas es fundamental para optimizar el uso del recurso.

30.1 Introduction à la Distribution de l'Eau

La distribution de l'eau est le système qui permet d'acheminer l'eau traitée depuis le point de stockage jusqu'aux points de consommation. Un système de distribution bien conçu garantit que l'eau arrive à tous les utilisateurs avec la pression et la qualité adéquates, minimisant les pertes et optimisant l'utilisation de la ressource.

Dans les systèmes solaires, la distribution peut se faire par gravité (lorsque le réservoir est surélevé) ou par pompage supplémentaire. La conception du système de distribution est cruciale pour garantir un approvisionnement efficace et équitable de l'eau.

Distribution d'Eau Solener - Conception Optimale - Approvisionnement Efficace

30.2 Types de Systèmes de Distribution

Il existe différents types de systèmes de distribution selon la topographie et les besoins:

Type	Caractéristiques	Application
Distribution par gravité	Réservoir surélevé, distribution par gravité	Terrains avec pente
Distribution par pompage	Pompage supplémentaire depuis réservoir	Terrains plats ou surélevés
Distribution mixte	Combinaison gravité et pompage	Topographie variée
Distribution ramifiée	Réseau ramifié depuis point unique	Petites communautés
Distribution maillée	Réseau maillé avec multiples routes	Grandes communautés

30.3 Conception du Réseau de Distribution

La conception du réseau de distribution doit considérer:

Topographie: Relief du terrain et différences de cote
Demande: Points de consommation et demandes
Pressions: Pressions minimales et maximales dans le réseau
Vitesses: Vitesses de l'eau dans les tuyauteries
Pertes: Pertes par friction et singulières
Matériau: Matériau des tuyauteries

30.4 Calcul du Réseau de Distribution

Principes de conception:

Équation de continuité:
Q₁ = Q₂ + Q₃ + ... + Qₙ
(Débit qui entre = somme des débits qui sortent)

Équation d'énergie (Bernoulli):
H₁ = H₂ + hf₁₂
(Énergie au point 1 = Énergie au point 2 + pertes)

Pertes par friction (Darcy-Weisbach):
hf = f × (L/D) × (v²/2g)

Pertes par friction (Hazen-Williams):
hf = 10.67 × L × Q^1.852 / (C^1.852 × D^4.87)

Où:
hf = Pertes par friction (m)
f = Coefficient de friction
L = Longueur de la tuyauterie (m)
D = Diamètre intérieur (m)
v = Vitesse de l'eau (m/s)
g = Accélération de la gravité (9.81 m/s²)
Q = Débit (m³/s)
C = Coefficient de Hazen-Williams

30.5 Pressions dans le Réseau

Les pressions dans le réseau doivent respecter certains exigences:

Paramètre	Valeur Minimale	Valeur Maximale	Unité
Pression minimale au point de consommation	10	-	mca
Pression maximale au point de consommation	-	50	mca
Pression minimale dans le réseau	20	-	mca
Pression maximale dans le réseau	-	80	mca
Vitesse minimale dans les tuyauteries	0.5	-	m/s
Vitesse maximale dans les tuyauteries	-	2.5	m/s

30.6 Matériaux de Tuyauteries

Les matériaux de tuyauteries les plus communs sont:

Matériau	Diamètres	Pression	Avantages
PVC	20-630 mm	6-16 bar	Économique, léger, installation facile
PEAD	20-1200 mm	6-25 bar	Flexible, résistant, durable
Acier galvanisé	15-600 mm	10-40 bar	Résistant, durable
Fonte	80-2000 mm	10-25 bar	Très durable, lourd
PRFV	100-3000 mm	6-25 bar	Léger, résistant à la corrosion

30.7 Vannes et Accessoires

Les systèmes de distribution requièrent vannes et accessoires:

Vannes de sectionnement: Permettent d'isoler des secteurs du réseau
Vannes de régulation: Régulent la pression dans le réseau
Vannes de retenue: Évitent le retour de l'eau
Vannes de purge: Éliminent l'air des tuyauteries
Vannes de lavage: Permettent le lavage du réseau
Bouches d'incendie: Points de prise d'eau
Compteurs: Mesurent la consommation d'eau

30.8 Conception de Réseaux Ramifiés

Les réseaux ramifiés sont les plus communs dans les petites communautés:

Configuration: Réseau ramifié depuis un point unique (réservoir)
Avantages: Simple, économique, calcul facile
Désavantages: Si une tuyauterie tombe en panne, l'approvisionnement est coupé
Application: Petites communautés, terrains simples

30.9 Conception de Réseaux Maillés

Les réseaux maillés sont plus complexes mais plus sûrs:

Configuration: Réseau maillé avec multiples routes
Avantages: Plus sûr, multiples routes d'approvisionnement
Désavantages: Plus complexe, plus cher, calcul complexe
Application: Grandes communautés, réseaux importants

30.10 Calcul de Diamètres

Calcul de diamètres de tuyauteries:

Méthode de vitesses économiques:
D = √(4Q / πv)

Où:
D = Diamètre intérieur (m)
Q = Débit (m³/s)
v = Vitesse économique (m/s)

Vitesses économiques recommandées:
- Tuyauteries principales: 1.0-1.5 m/s
- Tuyauteries secondaires: 0.8-1.2 m/s
- Tuyauteries domiciliaires: 0.5-1.0 m/s

Exemple:
Débit: 5 l/s = 0.005 m³/s
Vitesse: 1.0 m/s
D = √(4 × 0.005 / π × 1.0) = 0.080 m = 80 mm
Sélectionner: Tuyauterie PVC 90 mm

30.11 Calcul de Pertes

Calcul de pertes dans le réseau:

Pertes par friction (Hazen-Williams):
hf = 10.67 × L × Q^1.852 / (C^1.852 × D^4.87)

Coefficients de Hazen-Williams:
- PVC neuf: C = 150
- PVC utilisé (10 ans): C = 130
- PEAD neuf: C = 150
- PEAD utilisé (10 ans): C = 140
- Acier galvanisé neuf: C = 130
- Acier galvanisé utilisé: C = 100

Pertes singulières:
hs = K × v²/2g

Coefficients K:
- Coude 90°: K = 0.9
- Coude 45°: K = 0.4
- Tee (flux direct): K = 0.3
- Tee (flux latéral): K = 1.3
- Vanne ouverte: K = 0.2
- Vanne de retenue: K = 2.5

30.12 Exemple de Conception de Réseau

Exemple: Conception de réseau de distribution pour communauté rurale

Données:
- Population: 200 habitants
- Dotation: 50 l/hab/jour
- Consommation totale: 10,000 l/jour = 10 m³/jour
- Heures de consommation: 12 heures/jour
- Débit moyen: 10,000 / (12 × 3600) = 0.23 l/s
- Débit maximum: 0.23 × 2.5 = 0.58 l/s

Tronçon 1: Réservoir à première bifurcation
- Longueur: 200 m
- Débit: 0.58 l/s
- Diamètre: 90 mm PVC
- Vitesse: 0.91 m/s
- Pertes: 10.67 × 200 × 0.00058^1.852 / (150^1.852 × 0.09^4.87) = 0.45 m

Tronçon 2: Première à deuxième bifurcation
- Longueur: 150 m
- Débit: 0.35 l/s
- Diamètre: 75 mm PVC
- Vitesse: 0.79 m/s
- Pertes: 10.67 × 150 × 0.00035^1.852 / (150^1.852 × 0.075^4.87) = 0.38 m

Vérification de pressions:
- Pression au réservoir: 30 mca
- Pression au point 1: 30 - 0.45 = 29.55 mca ✓
- Pression au point 2: 29.55 - 0.38 = 29.17 mca ✓

30.13 Connexions Domiciliaires

Les connexions domiciliaires permettent d'acheminer l'eau à chaque logement:

Tuyauterie d'amenée: Depuis le réseau jusqu'au logement
Matériau: PVC ou PEAD, diamètre 20-32 mm
Profondeur: 0.6-1.0 m sous terre
Compteur: Compteur de consommation individuel
Vanne de passage: Vanne de coupure dans le logement

30.14 Points de Consommation Publique

Dans les communautés rurales, on peut installer des points de consommation publique:

Bornes publiques: Points de prise d'eau communautaires
Fontaines publiques: Fontaines décoratives et fonctionnelles
Bouches d'incendie: Points de prise pour urgences
Distance maximale: 100-200 m entre points de consommation

30.15 Protection du Réseau

Le réseau de distribution doit se protéger contre:

Contamination: Protection contre contamination externe
Surpressions: Vannes de sécurité et vannes d'air
Coup de bélier: Vannes de retenue et vannes d'air
Contamination croisée: Séparation de réseaux d'eau et d'assainissement
Contamination par retour: Vannes de retenue dans les connexions

30.16 Maintenance du Réseau

La maintenance du réseau de distribution inclut:

Inspection visuelle: Inspection périodique du réseau
Détection de fuites: Détection et réparation de fuites
Lavage du réseau: Lavage périodique pour éliminer sédiments
Désinfection: Désinfection périodique du réseau
Réparation d'avaries: Réparation de tuyauteries et accessoires
Substitution d'éléments: Substitution d'éléments détériorés

30.17 Détection de Fuites

La détection de fuites est essentielle pour minimiser les pertes:

Méthode de balance: Comparer eau produite vs consommée
Méthode acoustique: Détection acoustique de fuites
Méthode de pression: Surveillance de pressions dans le réseau
Inspection visuelle: Inspection visuelle du réseau
Pourcentage de pertes: Doit être < 20% de l'eau produite

30.18 Exemple Complet de Système

Exemple: Système complet de distribution pour communauté rurale

Données du système:
- Population: 200 habitants
- Dotation: 50 l/hab/jour
- Consommation totale: 10,000 l/jour = 10 m³/jour
- Réservoir de stockage: 10 m³ (1 jour de consommation)
- Hauteur du réservoir: 15 m sur le point plus haut
- Longueur totale de réseau: 2,000 m
- Matériau: PVC

Dimensionnement du réseau:
- Tuyauterie principale: 90 mm, longueur 500 m
- Tuyauteries secondaires: 75 mm, longueur 800 m
- Tuyauteries tertiaires: 63 mm, longueur 400 m
- Amenées domiciliaires: 25 mm, longueur 300 m

Accessoires:
- Vannes de sectionnement: 10 unités
- Vannes d'air: 8 unités
- Bouches d'incendie: 4 unités
- Compteurs domiciliaires: 200 unités
- Bornes publiques: 4 unités

Coût estimé:
- Tuyauteries: 8,000 €
- Accessoires: 3,000 €
- Installation: 4,000 €
- Total: 15,000 €

Coût par habitant:
- 15,000 € / 200 hab = 75 €/hab

30.19 Considérations Finales

Conception adéquate: Concevoir le réseau selon les besoins réels
Matériau adéquat: Sélectionner le matériau adéquat selon les conditions
Protection: Protéger le réseau contre contamination et dommages
Maintenance: Réaliser maintenance périodique du réseau
Contrôle de pertes: Contrôler et minimiser les pertes d'eau
Formation: Former la communauté dans l'usage et la maintenance

Résumé du Chapitre 30: La distribution de l'eau est le système qui permet d'acheminer l'eau traitée depuis le point de stockage jusqu'aux points de consommation. La conception doit considérer la topographie, la demande, les pressions, les vitesses et les pertes. Les matériaux les plus communs sont PVC et PEAD. Le réseau doit se protéger contre contamination, surpressions et coup de bélier. La maintenance périodique est essentielle pour garantir un approvisionnement efficace. Le contrôle de pertes est fondamental pour optimiser l'utilisation de la ressource.

30.1 Introduction to Water Distribution

Water distribution is the system that allows treated water to be transported from the storage point to the consumption points. A well-designed distribution system guarantees that water reaches all users with adequate pressure and quality, minimizing losses and optimizing resource use.

In solar systems, distribution can be done by gravity (when the tank is elevated) or by additional pumping. The design of the distribution system is crucial to guarantee an efficient and equitable water supply.

Water Distribution Solener - Optimal Design - Efficient Supply

30.2 Types of Distribution Systems

There are different types of distribution systems according to topography and needs:

Type	Characteristics	Application
Gravity distribution	Elevated tank, gravity distribution	Terrains with slope
Pumping distribution	Additional pumping from tank	Flat or elevated terrains
Mixed distribution	Combination of gravity and pumping	Varied topography
Branched distribution	Branched network from single point	Small communities
Meshed distribution	Meshed network with multiple routes	Large communities

30.3 Distribution Network Design

The distribution network design must consider:

Topography: Terrain relief and elevation differences
Demand: Consumption points and demands
Pressures: Minimum and maximum pressures in the network
Velocities: Water velocities in pipes
Losses: Friction and singular losses
Material: Pipe material

30.5 Network Pressures

Network pressures must meet certain requirements:

Parameter	Minimum Value	Maximum Value	Unit
Minimum pressure at consumption point	10	-	mca
Maximum pressure at consumption point	-	50	mca
Minimum pressure in network	20	-	mca
Maximum pressure in network	-	80	mca
Minimum velocity in pipes	0.5	-	m/s
Maximum velocity in pipes	-	2.5	m/s

30.6 Pipe Materials

The most common pipe materials are:

Material	Diameters	Pressure	Advantages
PVC	20-630 mm	6-16 bar	Economical, light, easy installation
HDPE	20-1200 mm	6-25 bar	Flexible, resistant, durable
Galvanized steel	15-600 mm	10-40 bar	Resistant, durable
Cast iron	80-2000 mm	10-25 bar	Very durable, heavy
FRP	100-3000 mm	6-25 bar	Light, corrosion resistant

30.7 Valves and Accessories

Distribution systems require valves and accessories:

Sectioning valves: Allow network sectors to be isolated
Regulation valves: Regulate network pressure
Check valves: Prevent water return
Air release valves: Remove air from pipes
Flushing valves: Allow network flushing
Hydrants: Water take-off points
Meters: Measure water consumption

30.8 Branched Network Design

Branched networks are the most common in small communities:

Configuration: Branched network from a single point (tank)
Advantages: Simple, economical, easy calculation
Disadvantages: If a pipe fails, supply is cut off
Application: Small communities, simple terrains

30.9 Meshed Network Design

Meshed networks are more complex but safer:

Configuration: Meshed network with multiple routes
Advantages: Safer, multiple supply routes
Disadvantages: More complex, more expensive, complex calculation
Application: Large communities, important networks

30.10 Diameter Calculation

Pipe diameter calculation:

Economic velocities method:
D = √(4Q / πv)

Where:
D = Internal diameter (m)
Q = Flow (m³/s)
v = Economic velocity (m/s)

Recommended economic velocities:
- Main pipes: 1.0-1.5 m/s
- Secondary pipes: 0.8-1.2 m/s

Domestic pipes: 0.5-1.0 m/s

Example:
Flow: 5 l/s = 0.005 m³/s
Velocity: 1.0 m/s
D = √(4 × 0.005 / π × 1.0) = 0.080 m = 80 mm
Select: PVC pipe 90 mm

30.11 Loss Calculation

Network loss calculation:

Friction losses (Hazen-Williams):
hf = 10.67 × L × Q^1.852 / (C^1.852 × D^4.87)

Hazen-Williams coefficients:
- New PVC: C = 150
- Used PVC (10 years): C = 130
- New HDPE: C = 150
- Used HDPE (10 years): C = 140
- New galvanized steel: C = 130
- Used galvanized steel: C = 100

Singular losses:
hs = K × v²/2g

K coefficients:
- 90° elbow: K = 0.9
- 45° elbow: K = 0.4
- Tee (direct flow): K = 0.3
- Tee (lateral flow): K = 1.3
- Open valve: K = 0.2
- Check valve: K = 2.5

30.12 Network Design Example

Example: Distribution network design for rural community

Data:
- Population: 200 inhabitants
- Allocation: 50 l/person/day
- Total consumption: 10,000 l/day = 10 m³/day
- Consumption hours: 12 hours/day
- Average flow: 10,000 / (12 × 3600) = 0.23 l/s
- Maximum flow: 0.23 × 2.5 = 0.58 l/s

Section 1: Tank to first branch
- Length: 200 m
- Flow: 0.58 l/s
- Diameter: 90 mm PVC
- Velocity: 0.91 m/s
- Losses: 10.67 × 200 × 0.00058^1.852 / (150^1.852 × 0.09^4.87) = 0.45 m

Section 2: First to second branch
- Length: 150 m
- Flow: 0.35 l/s
- Diameter: 75 mm PVC
- Velocity: 0.79 m/s
- Losses: 10.67 × 150 × 0.00035^1.852 / (150^1.852 × 0.075^4.87) = 0.38 m

Pressure verification:
- Pressure at tank: 30 mca
- Pressure at point 1: 30 - 0.45 = 29.55 mca ✓
- Pressure at point 2: 29.55 - 0.38 = 29.17 mca ✓

30.13 Domestic Connections

Domestic connections allow water to be brought to each home:

Service pipe: From network to home
Material: PVC or HDPE, diameter 20-32 mm
Depth: 0.6-1.0 m underground
Meter: Individual consumption meter
Stop valve: Stop valve in home

30.14 Public Consumption Points

In rural communities, public consumption points can be installed:

Public standpipes: Community water take-off points
Public fountains: Decorative and functional fountains
Hydrants: Emergency water take-off points
Maximum distance: 100-200 m between consumption points

30.15 Network Protection

The distribution network must be protected against:

Contamination: Protection against external contamination
Overpressures: Safety valves and air valves
Water hammer: Check valves and air valves
Cross-contamination: Separation of water and sewer networks
Backflow contamination: Check valves in connections

30.16 Network Maintenance

Distribution network maintenance includes:

Visual inspection: Periodic network inspection
Leak detection: Leak detection and repair
Network flushing: Periodic flushing to remove sediments
Disinfection: Periodic network disinfection
Breakdown repair: Pipe and accessory repair
Element replacement: Deteriorated element replacement

30.17 Leak Detection

Leak detection is essential to minimize losses:

Balance method: Compare water produced vs consumed
Acoustic method: Acoustic leak detection
Pressure method: Network pressure monitoring
Visual inspection: Visual network inspection
Loss percentage: Should be < 20% of water produced

30.18 Complete System Example

Example: Complete distribution system for rural community

System data:
- Population: 200 inhabitants
- Allocation: 50 l/person/day
- Total consumption: 10,000 l/day = 10 m³/day
- Storage tank: 10 m³ (1 day consumption)
- Tank height: 15 m above highest point
- Total network length: 2,000 m
- Material: PVC

Network sizing:
- Main pipe: 90 mm, length 500 m
- Secondary pipes: 75 mm, length 800 m
- Tertiary pipes: 63 mm, length 400 m
- Domestic connections: 25 mm, length 300 m

Accessories:
- Sectioning valves: 10 units
- Air valves: 8 units
- Hydrants: 4 units
- Domestic meters: 200 units
- Public standpipes: 4 units

Estimated cost:
- Pipes: 8,000 €
- Accessories: 3,000 €
- Installation: 4,000 €
- Total: 15,000 €

Cost per capita:
- 15,000 € / 200 hab = 75 €/hab

30.19 Final Considerations

Adequate design: Design network according to real needs
Adequate material: Select adequate material according to conditions
Protection: Protect network against contamination and damage
Maintenance: Perform periodic network maintenance
Loss control: Control and minimize water losses
Training: Train community in use and maintenance

Chapter 30 Summary: Water distribution is the system that allows treated water to be transported from the storage point to consumption points. Design must consider topography, demand, pressures, velocities, and losses. Most common materials are PVC and HDPE. Network must be protected against contamination, overpressures, and water hammer. Periodic maintenance is essential to guarantee efficient supply. Loss control is fundamental to optimize resource use.

30.1 مقدمة عن توزيع المياه

توزيع المياه هو النظام الذي يسمح بنقل المياه المعالجة من نقطة التخزين إلى نقاط الاستهلاك. نظام التوزيع المصمم جيدًا يضمن وصول المياه إلى جميع المستخدمين بالضغط والجودة المناسبين، مع تقليل الفاقد وتحسين استخدام المورد.

في الأنظمة الشمسية، يمكن أن يتم التوزيع بالجاذبية (عندما يكون الخزان مرتفعًا) أو بالضخ الإضافي. تصميم نظام التوزيع حاسم لضمان إمداد فعال وعادل للمياه.

توزيع المياه Solener - تصميم أمثل - إمداد فعال

30.2 أنواع أنظمة التوزيع

توجد أنواع مختلفة من أنظمة التوزيع حسب التضاريس والاحتياجات:

النوع	الخصائص	التطبيق
التوزيع بالجاذبية	خزان مرتفع، توزيع بالجاذبية	التضاريس ذات المنحدر
التوزيع بالضخ	ضخ إضافي من الخزان	التضاريس المسطحة أو المرتفعة
التوزيع المختلط	مزيج من الجاذبية والضخ	تضاريس متنوعة
التوزيع المتفرع	شبكة متفرعة من نقطة واحدة	المجتمعات الصغيرة
التوزيع الشبكي	شبكة شبكية بطرق متعددة	المجتمعات الكبيرة

30.3 تصميم شبكة التوزيع

يجب أن يأخذ تصميم شبكة التوزيع في الاعتبار:

التضاريس: تضاريس الأرض واختلافات الارتفاع
الطلب: نقاط الاستهلاك والطلبات
الضغوط: الضغوط الدنيا والقصوى في الشبكة
السرعات: سرعات المياه في الأنابيب
الفقد: الفقد بالاحتكاك والفقد الفردي
المادة: مادة الأنابيب

30.4 حساب شبكة التوزيع

مبادئ التصميم:

معادلة الاستمرارية:
Q₁ = Q₂ + Q₃ + ... + Qₙ
(التدفق الداخل = مجموع التدفقات الخارجة)

معادلة الطاقة (برنولي):
H₁ = H₂ + hf₁₂
(الطاقة عند النقطة 1 = الطاقة عند النقطة 2 + الفقد)

الفقد بالاحتكاك (دارسي-فايسباخ):
hf = f × (L/D) × (v²/2g)

الفقد بالاحتكاك (هازن-ويليامز):
hf = 10.67 × L × Q^1.852 / (C^1.852 × D^4.87)

حيث:
hf = الفقد بالاحتكاك (م)
f = معامل الاحتكاك
L = طول الأنبوب (م)
D = القطر الداخلي (م)
v = سرعة الماء (م/ث)
g = تسارع الجاذبية (9.81 م/ث²)
Q = التدفق (م³/ث)
C = معامل هازن-ويليامز

30.5 الضغوط في الشبكة

يجب أن تفي الضغوط في الشبكة بمتطلبات معينة:

المعامل	القيمة الدنيا	القيمة القصوى	الوحدة
الضغط الأدنى عند نقطة الاستهلاك	10	-	متر ماء
الضغط الأقصى عند نقطة الاستهلاك	-	50	متر ماء
الضغط الأدنى في الشبكة	20	-	متر ماء
الضغط الأقصى في الشبكة	-	80	متر ماء
السرعة الدنيا في الأنابيب	0.5	-	م/ث
السرعة القصوى في الأنابيب	-	2.5	م/ث

30.6 مواد الأنابيب

مواد الأنابيب الأكثر شيوعًا هي:

المادة	الأقطار	الضغط	المزايا
PVC	20-630 ملم	6-16 بار	اقتصادي، خفيف، سهل التركيب
PEAD	20-1200 ملم	6-25 بار	مرن، مقاوم، متين
الفولاذ المجلفن	15-600 ملم	10-40 بار	مقاوم، متين
الحديد الزهر	80-2000 ملم	10-25 بار	متين جدًا، ثقيل
PRFV	100-3000 ملم	6-25 بار	خفيف، مقاوم للتآكل

30.7 الصمامات والملحقات

تتطلب أنظمة التوزيع صمامات وملحقات:

صمامات التقسيم: تسمح بعزل قطاعات من الشبكة
صمامات التنظيم: تنظم الضغط في الشبكة
صمامات الرجوع: تمنع رجوع الماء
صمامات التنفيس: تزيل الهواء من الأنابيب
صمامات الغسل: تسمح بغسل الشبكة
صنابير الحريق: نقاط أخذ الماء
العدادات: تقيس استهلاك الماء

30.8 تصميم الشبكات المتفرعة

الشبكات المتفرعة هي الأكثر شيوعًا في المجتمعات الصغيرة:

التكوين: شبكة متفرعة من نقطة واحدة (خزان)
المزايا: بسيطة، اقتصادية، حساب سهل
العيوب: إذا فشل أنبوب، ينقطع الإمداد
التطبيق: المجتمعات الصغيرة، التضاريس البسيطة

30.9 تصميم الشبكات الشبكية

الشبكات الشبكية أكثر تعقيدًا ولكنها أكثر أمانًا:

التكوين: شبكة شبكية بطرق متعددة
المزايا: أكثر أمانًا، طرق إمداد متعددة
العيوب: أكثر تعقيدًا، أكثر تكلفة، حساب معقد
التطبيق: المجتمعات الكبيرة، الشبكات المهمة

30.10 حساب الأقطار

حساب أقطار الأنابيب:

طريقة السرعات الاقتصادية:
D = √(4Q / πv)

حيث:
D = القطر الداخلي (م)
Q = التدفق (م³/ث)
v = السرعة الاقتصادية (م/ث)

السرعات الاقتصادية الموصى بها:
- الأنابيب الرئيسية: 1.0-1.5 م/ث
- الأنابيب الثانوية: 0.8-1.2 م/ث
- الأنابيب المنزلية: 0.5-1.0 م/ث

مثال:
التدفق: 5 لتر/ث = 0.005 م³/ث
السرعة: 1.0 م/ث
D = √(4 × 0.005 / π × 1.0) = 0.080 م = 80 ملم
اختيار: أنبوب PVC 90 ملم

30.11 حساب الفقد

حساب الفقد في الشبكة:

الفقد بالاحتكاك (هازن-ويليامز):
hf = 10.67 × L × Q^1.852 / (C^1.852 × D^4.87)

معاملات هازن-ويليامز:
- PVC جديد: C = 150
- PVC مستخدم (10 سنوات): C = 130
- PEAD جديد: C = 150
- PEAD مستخدم (10 سنوات): C = 140
- فولاذ مجلفن جديد: C = 130
- فولاذ مجلفن مستخدم: C = 100

الفقد الفردي:
hs = K × v²/2g

معاملات K:
- كوع 90°: K = 0.9
- كوع 45°: K = 0.4
- تي (تدفق مباشر): K = 0.3
- تي (تدفق جانبي): K = 1.3
- صمام مفتوح: K = 0.2
- صمام رجوع: K = 2.5

30.12 مثال على تصميم الشبكة

مثال: تصميم شبكة توزيع لمجتمع ريفي

البيانات:
- السكان: 200 نسمة
- الحصة: 50 لتر/فرد/يوم
- الاستهلاك الكلي: 10,000 لتر/يوم = 10 م³/يوم
- ساعات الاستهلاك: 12 ساعة/يوم
- التدفق المتوسط: 10,000 / (12 × 3600) = 0.23 لتر/ث
- التدفق الأقصى: 0.23 × 2.5 = 0.58 لتر/ث

القسم 1: من الخزان إلى أول تفرع
- الطول: 200 م
- التدفق: 0.58 لتر/ث
- القطر: 90 ملم PVC
- السرعة: 0.91 م/ث
- الفقد: 10.67 × 200 × 0.00058^1.852 / (150^1.852 × 0.09^4.87) = 0.45 م

القسم 2: من الأول إلى الثاني تفرع
- الطول: 150 م
- التدفق: 0.35 لتر/ث
- القطر: 75 ملم PVC
- السرعة: 0.79 م/ث
- الفقد: 10.67 × 150 × 0.00035^1.852 / (150^1.852 × 0.075^4.87) = 0.38 م

التحقق من الضغوط:
- الضغط عند الخزان: 30 متر ماء
- الضغط عند النقطة 1: 30 - 0.45 = 29.55 متر ماء ✓
- الضغط عند النقطة 2: 29.55 - 0.38 = 29.17 متر ماء ✓

30.13 التوصيلات المنزلية

تسمح التوصيلات المنزلية بنقل الماء إلى كل منزل:

أنبوب الخدمة: من الشبكة إلى المنزل
المادة: PVC أو PEAD، قطر 20-32 ملم
العمق: 0.6-1.0 م تحت الأرض
العداد: عداد استهلاك فردي
صمام القطع: صمام قطع في المنزل

30.14 نقاط الاستهلاك العامة

في المجتمعات الريفية، يمكن تركيب نقاط استهلاك عامة:

الصنابير العامة: نقاط أخذ الماء المجتمعية
النوافير العامة: نوافير زخرفية ووظيفية
صنابير الحريق: نقاط أخذ الماء للطوارئ
المسافة القصوى: 100-200 م بين نقاط الاستهلاك

30.15 حماية الشبكة

يجب حماية شبكة التوزيع ضد:

التلوث: الحماية ضد التلوث الخارجي
الضغوط الزائدة: صمامات الأمان وصمامات الهواء
ضربة الماء: صمامات الرجوع وصمامات الهواء
التلوث المتقاطع: فصل شبكات الماء والصرف الصحي
التلوث بالرجوع: صمامات الرجوع في التوصيلات

30.16 صيانة الشبكة

تشمل صيانة شبكة التوزيع:

الفحص البصري: فحص دوري للشبكة
كشف التسريبات: كشف التسريبات وإصلاحها
غسل الشبكة: غسل دوري لإزالة الرواسب
التطهير: تطهير دوري للشبكة
إصلاح الأعطال: إصلاح الأنابيب والملحقات
استبدال العناصر: استبدال العناصر المتدهورة

30.17 كشف التسريبات

كشف التسريبات ضروري لتقليل الفاقد:

طريقة الميزان: مقارنة الماء المنتج مقابل المستهلك
الطريقة الصوتية: كشف التسريبات صوتيًا
طريقة الضغط: مراقبة الضغوط في الشبكة
الفحص البصري: فحص بصري للشبكة
نسبة الفاقد: يجب أن تكون < 20% من الماء المنتج

30.18 مثال على النظام الكامل

مثال: نظام توزيع كامل لمجتمع ريفي

بيانات النظام:
- السكان: 200 نسمة
- الحصة: 50 لتر/فرد/يوم
- الاستهلاك الكلي: 10,000 لتر/يوم = 10 م³/يوم
- خزان التخزين: 10 م³ (يوم واحد من الاستهلاك)
- ارتفاع الخزان: 15 م فوق أعلى نقطة
- الطول الكلي للشبكة: 2,000 م
- المادة: PVC

تحجيم الشبكة:
- الأنبوب الرئيسي: 90 ملم، طول 500 م
- الأنابيب الثانوية: 75 ملم، طول 800 م
- الأنابيب الثالثية: 63 ملم، طول 400 م
- التوصيلات المنزلية: 25 ملم، طول 300 م

الملحقات:
- صمامات التقسيم: 10 وحدات
- صمامات الهواء: 8 وحدات
- صنابير الحريق: 4 وحدات
- العدادات المنزلية: 200 وحدة
- الصنابير العامة: 4 وحدات

التكلفة المقدرة:
- الأنابيب: 8,000 يورو
- الملحقات: 3,000 يورو
- التركيب: 4,000 يورو
- الإجمالي: 15,000 يورو

التكلفة لكل فرد:
- 15,000 يورو / 200 نسمة = 75 يورو/فرد

30.19 الاعتبارات النهائية

التصميم المناسب: تصميم الشبكة حسب الاحتياجات الفعلية
المادة المناسبة: اختيار المادة المناسبة حسب الظروف
الحماية: حماية الشبكة ضد التلوث والأضرار
الصيانة: إجراء صيانة دورية للشبكة
التحكم في الفاقد: التحكم في فاقد الماء وتقليله
التدريب: تدريب المجتمع على الاستخدام والصيانة

ملخص الفصل 30: توزيع المياه هو النظام الذي يسمح بنقل المياه المعالجة من نقطة التخزين إلى نقاط الاستهلاك. يجب أن يأخذ التصميم في الاعتبار التضاريس والطلب والضغوط والسرعات والفقد. المواد الأكثر شيوعًا هي PVC وPEAD. يجب حماية الشبكة ضد التلوث والضغوط الزائدة وضربة الماء. الصيانة الدورية ضرورية لضمان إمداد فعال. التحكم في الفاقد أساسي لتحسين استخدام المورد.

30.1 مقدمه‌ای بر توزیع آب

توزیع آب سیستمی است که اجازه می‌دهد آب تصفیه شده از نقطه ذخیره‌سازی به نقاط مصرف منتقل شود. یک سیستم توزیع به خوبی طراحی شده تضمین می‌کند که آب به همه کاربران با فشار و کیفیت مناسب برسد، با به حداقل رساندن تلفات و بهینه‌سازی استفاده از منبع.

در سیستم‌های خورشیدی، توزیع می‌تواند با جاذبه (وقتی مخزن بالا است) یا با پمپاژ اضافی انجام شود. طراحی سیستم توزیع برای تضمین تامین کارآمد و عادلانه آب حیاتی است.

توزیع آب Solener - طراحی بهینه - تامین کارآمد

30.2 انواع سیستم‌های توزیع

انواع مختلفی از سیستم‌های توزیع بر اساس توپوگرافی و نیازها وجود دارد:

نوع	ویژگی‌ها	کاربرد
توزیع با جاذبه	مخزن بالا، توزیع با جاذبه	زمین‌های با شیب
توزیع با پمپاژ	پمپاژ اضافی از مخزن	زمین‌های مسطح یا بالا
توزیع مختلط	ترکیب جاذبه و پمپاژ	توپوگرافی متنوع
توزیع شاخه‌ای	شبکه شاخه‌ای از نقطه واحد	جوامع کوچک
توزیع مشبک	شبکه مشبک با مسیرهای متعدد	جوامع بزرگ

30.3 طراحی شبکه توزیع

طراحی شبکه توزیع باید در نظر بگیرد:

توپوگرافی: ناهمواری زمین و تفاوت‌های ارتفاع
تقاضا: نقاط مصرف و تقاضاها
فشارها: فشارهای حداقل و حداکثر در شبکه
سرعت‌ها: سرعت‌های آب در لوله‌ها
تلفات: تلفات اصطکاک و تلفات منفرد
ماده: ماده لوله‌ها

30.4 محاسبه شبکه توزیع

اصول طراحی:

معادله پیوستگی:
Q₁ = Q₂ + Q₃ + ... + Qₙ
(جریان ورودی = مجموع جریان‌های خروجی)

معادله انرژی (برنولی):
H₁ = H₂ + hf₁₂
(انرژی در نقطه 1 = انرژی در نقطه 2 + تلفات)

تلفات اصطکاک (دارسی-وایسباخ):
hf = f × (L/D) × (v²/2g)

تلفات اصطکاک (هازن-ویلیامز):
hf = 10.67 × L × Q^1.852 / (C^1.852 × D^4.87)

که در آن:
hf = تلفات اصطکاک (متر)
f = ضریب اصطکاک
L = طول لوله (متر)
D = قطر داخلی (متر)
v = سرعت آب (متر بر ثانیه)
g = شتاب جاذبه (9.81 متر بر ثانیه²)
Q = جریان (متر مکعب بر ثانیه)
C = ضریب هازن-ویلیامز

30.5 فشارها در شبکه

فشارها در شبکه باید الزامات خاصی را برآورده کنند:

پارامتر	مقدار حداقل	مقدار حداکثر	واحد
فشار حداقل در نقطه مصرف	10	-	متر آب
فشار حداکثر در نقطه مصرف	-	50	متر آب
فشار حداقل در شبکه	20	-	متر آب
فشار حداکثر در شبکه	-	80	متر آب
سرعت حداقل در لوله‌ها	0.5	-	متر بر ثانیه
سرعت حداکثر در لوله‌ها	-	2.5	متر بر ثانیه

30.6 مواد لوله‌ها

مواد لوله‌های رایج عبارتند از:

ماده	قطرها	فشار	مزایا
PVC	20-630 میلی‌متر	6-16 بار	اقتصادی، سبک، نصب آسان
PEAD	20-1200 میلی‌متر	6-25 بار	انعطاف‌پذیر، مقاوم، بادوام
فولاد گالوانیزه	15-600 میلی‌متر	10-40 بار	مقاوم، بادوام
چدن	80-2000 میلی‌متر	10-25 بار	بسیار بادوام، سنگین
PRFV	100-3000 میلی‌متر	6-25 بار	سبک، مقاوم به خوردگی

30.7 شیرها و لوازم جانبی

سیستم‌های توزیع به شیرها و لوازم جانبی نیاز دارند:

شیرهای بخش‌بندی: اجازه می‌دهند بخش‌های شبکه را جدا کنند
شیرهای تنظیم: فشار شبکه را تنظیم می‌کنند
شیرهای برگشت: از بازگشت آب جلوگیری می‌کنند
شیرهای تخلیه هوا: هوا را از لوله‌ها حذف می‌کنند
شیرهای شستشو: اجازه شستشوی شبکه را می‌دهند
شیرهای آتش‌نشانی: نقاط گرفتن آب
کنتورها: مصرف آب را اندازه‌گیری می‌کنند

30.8 طراحی شبکه‌های شاخه‌ای

شبکه‌های شاخه‌ای رایج‌ترین در جوامع کوچک هستند:

پیکربندی: شبکه شاخه‌ای از یک نقطه واحد (مخزن)
مزایا: ساده، اقتصادی، محاسبه آسان
معایب: اگر لوله‌ای خراب شود، تامین قطع می‌شود
کاربرد: جوامع کوچک، زمین‌های ساده

30.9 طراحی شبکه‌های مشبک

شبکه‌های مشبک پیچیده‌تر اما ایمن‌تر هستند:

پیکربندی: شبکه مشبک با مسیرهای متعدد
مزایا: ایمن‌تر، مسیرهای تامین متعدد
معایب: پیچیده‌تر، گران‌تر، محاسبه پیچیده
کاربرد: جوامع بزرگ، شبکه‌های مهم

30.10 محاسبه قطرها

محاسبه قطر لوله‌ها:

روش سرعت‌های اقتصادی:
D = √(4Q / πv)

که در آن:
D = قطر داخلی (متر)
Q = جریان (متر مکعب بر ثانیه)
v = سرعت اقتصادی (متر بر ثانیه)

سرعت‌های اقتصادی توصیه شده:
- لوله‌های اصلی: 1.0-1.5 متر بر ثانیه
- لوله‌های ثانویه: 0.8-1.2 متر بر ثانیه
- لوله‌های خانگی: 0.5-1.0 متر بر ثانیه

مثال:
جریان: 5 لیتر بر ثانیه = 0.005 متر مکعب بر ثانیه
سرعت: 1.0 متر بر ثانیه
D = √(4 × 0.005 / π × 1.0) = 0.080 متر = 80 میلی‌متر
انتخاب: لوله PVC 90 میلی‌متر

30.11 محاسبه تلفات

محاسبه تلفات در شبکه:

تلفات اصطکاک (هازن-ویلیامز):
hf = 10.67 × L × Q^1.852 / (C^1.852 × D^4.87)

ضرایب هازن-ویلیامز:
- PVC جدید: C = 150
- PVC استفاده شده (10 سال): C = 130
- PEAD جدید: C = 150
- PEAD استفاده شده (10 سال): C = 140
- فولاد گالوانیزه جدید: C = 130
- فولاد گالوانیزه استفاده شده: C = 100

تلفات منفرد:
hs = K × v²/2g

ضرایب K:
- زانو 90°: K = 0.9
- زانو 45°: K = 0.4
- تی (جریان مستقیم): K = 0.3
- تی (جریان جانبی): K = 1.3
- شیر باز: K = 0.2
- شیر برگشت: K = 2.5

30.12 مثال طراحی شبکه

مثال: طراحی شبکه توزیع برای جامعه روستایی

داده‌ها:
- جمعیت: 200 نفر
- سهم: 50 لیتر/نفر/روز
- مصرف کل: 10,000 لیتر/روز = 10 متر مکعب/روز
- ساعات مصرف: 12 ساعت/روز
- جریان متوسط: 10,000 / (12 × 3600) = 0.23 لیتر بر ثانیه
- جریان حداکثر: 0.23 × 2.5 = 0.58 لیتر بر ثانیه

بخش 1: از مخزن به اولین انشعاب
- طول: 200 متر
- جریان: 0.58 لیتر بر ثانیه
- قطر: 90 میلی‌متر PVC
- سرعت: 0.91 متر بر ثانیه
- تلفات: 10.67 × 200 × 0.00058^1.852 / (150^1.852 × 0.09^4.87) = 0.45 متر

بخش 2: از اول به دوم انشعاب
- طول: 150 متر
- جریان: 0.35 لیتر بر ثانیه
- قطر: 75 میلی‌متر PVC
- سرعت: 0.79 متر بر ثانیه
- تلفات: 10.67 × 150 × 0.00035^1.852 / (150^1.852 × 0.075^4.87) = 0.38 متر

تأیید فشارها:
- فشار در مخزن: 30 متر آب
- فشار در نقطه 1: 30 - 0.45 = 29.55 متر آب ✓
- فشار در نقطه 2: 29.55 - 0.38 = 29.17 متر آب ✓

30.13 اتصالات خانگی

اتصالات خانگی اجازه می‌دهند آب به هر خانه برسد:

لوله سرویس: از شبکه تا خانه
ماده: PVC یا PEAD، قطر 20-32 میلی‌متر
عمق: 0.6-1.0 متر زیر زمین
کنتور: کنتور مصرف فردی
شیر قطع: شیر قطع در خانه

30.14 نقاط مصرف عمومی

در جوامع روستایی، می‌توان نقاط مصرف عمومی نصب کرد:

شیرهای عمومی: نقاط گرفتن آب جامعه‌ای
فواره‌های عمومی: فواره‌های تزئینی و کاربردی
شیرهای آتش‌نشانی: نقاط گرفتن آب برای اضطراری
حداکثر فاصله: 100-200 متر بین نقاط مصرف

30.15 حفاظت شبکه

شبکه توزیع باید در برابر موارد زیر محافظت شود:

آلودگی: حفاظت در برابر آلودگی خارجی
فشارهای اضافی: شیرهای ایمنی و شیرهای هوا
ضربه آب: شیرهای برگشت و شیرهای هوا
آلودگی متقاطع: جداسازی شبکه‌های آب و فاضلاب
آلودگی با برگشت: شیرهای برگشت در اتصالات

30.16 نگهداری شبکه

نگهداری شبکه توزیع شامل:

بازرسی بصری: بازرسی دوره‌ای شبکه
کشف نشت‌ها: کشف و تعمیر نشت‌ها
شستشوی شبکه: شستشوی دوره‌ای برای حذف رسوبات
گندزدایی: گندزدایی دوره‌ای شبکه
تعمیر خرابی‌ها: تعمیر لوله‌ها و لوازم جانبی
جایگزینی عناصر: جایگزینی عناصر فرسوده

30.17 کشف نشت‌ها

کشف نشت‌ها برای به حداقل رساندن تلفات ضروری است:

روش تعادل: مقایسه آب تولید شده در مقابل مصرف شده
روش صوتی: کشف صوتی نشت‌ها
روش فشار: نظارت بر فشارها در شبکه
بازرسی بصری: بازرسی بصری شبکه
درصد تلفات: باید < 20% آب تولید شده باشد

30.18 مثال سیستم کامل

مثال: سیستم توزیع کامل برای جامعه روستایی

داده‌های سیستم:
- جمعیت: 200 نفر
- سهم: 50 لیتر/نفر/روز
- مصرف کل: 10,000 لیتر/روز = 10 متر مکعب/روز
- مخزن ذخیره‌سازی: 10 متر مکعب (1 روز مصرف)
- ارتفاع مخزن: 15 متر بالاتر از بالاترین نقطه
- طول کل شبکه: 2,000 متر
- ماده: PVC

اندازه‌گیری شبکه:
- لوله اصلی: 90 میلی‌متر، طول 500 متر
- لوله‌های ثانویه: 75 میلی‌متر، طول 800 متر
- لوله‌های ثالثیه: 63 میلی‌متر، طول 400 متر
- اتصالات خانگی: 25 میلی‌متر، طول 300 متر

لوازم جانبی:
- شیرهای بخش‌بندی: 10 واحد
- شیرهای هوا: 8 واحد
- شیرهای آتش‌نشانی: 4 واحد
- کنتورهای خانگی: 200 واحد
- شیرهای عمومی: 4 واحد

هزینه تخمینی:
- لوله‌ها: 8,000 یورو
- لوازم جانبی: 3,000 یورو
- نصب: 4,000 یورو
- کل: 15,000 یورو

هزینه سرانه:
- 15,000 یورو / 200 نفر = 75 یورو/نفر

30.19 ملاحظات نهایی

طراحی مناسب: طراحی شبکه بر اساس نیازهای واقعی
ماده مناسب: انتخاب ماده مناسب بر اساس شرایط
حفاظت: حفاظت شبکه در برابر آلودگی و آسیب
نگهداری: انجام نگهداری دوره‌ای شبکه
کنترل تلفات: کنترل و به حداقل رساندن تلفات آب
آموزش: آموزش جامعه در استفاده و نگهداری

خلاصه فصل 30: توزیع آب سیستمی است که اجازه می‌دهد آب تصفیه شده از نقطه ذخیره‌سازی به نقاط مصرف منتقل شود. طراحی باید توپوگرافی، تقاضا، فشارها، سرعت‌ها و تلفات را در نظر بگیرد. رایج‌ترین مواد PVC و PEAD هستند. شبکه باید در برابر آلودگی، فشارهای اضافی و ضربه آب محافظت شود. نگهداری دوره‌ای برای تضمین تامین کارآمد ضروری است. کنترل تلفات برای بهینه‌سازی استفاده از منبع اساسی است.

30.1 Introdução à Distribuição da Água

A distribuição da água é o sistema que permite levar a água tratada desde o ponto de armazenamento até os pontos de consumo. Um sistema de distribuição bem projetado garante que a água chegue a todos os usuários com a pressão e qualidade adequadas, minimizando as perdas e otimizando o uso do recurso.

Em sistemas solares, a distribuição pode ser feita por gravidade (quando o tanque está elevado) ou por bombeamento adicional. O projeto do sistema de distribuição é crucial para garantir um abastecimento eficiente e equitativo da água.

Distribuição de Água Solener - Projeto Ótimo - Abastecimento Eficiente

30.2 Tipos de Sistemas de Distribuição

Existem diferentes tipos de sistemas de distribuição segundo a topografia e as necessidades:

Tipo	Características	Aplicação
Distribuição por gravidade	Tanque elevado, distribuição por gravidade	Terrenos com pendiente
Distribuição por bombeamento	Bombeamento adicional desde tanque	Terrenos planos ou elevados
Distribuição mista	Combinação gravidade e bombeamento	Topografia variada
Distribuição ramificada	Rede ramificada desde ponto único	Comunidades pequenas
Distribuição mallada	Rede mallada com múltiplas rotas	Comunidades grandes

30.3 Projeto da Rede de Distribuição

O projeto da rede de distribuição deve considerar:

Topografia: Relevo do terreno e diferenças de cota
Demanda: Pontos de consumo e demandas
Pressões: Pressões mínimas e máximas na rede
Velocidades: Velocidades da água nas tubulações
Perdas: Perdas por fricção e singulares
Material: Material das tubulações

30.4 Cálculo da Rede de Distribuição

Princípios de projeto:

Equação de continuidade:
Q₁ = Q₂ + Q₃ + ... + Qₙ
(Vazão que entra = soma de vazões que saem)

Equação de energia (Bernoulli):
H₁ = H₂ + hf₁₂
(Energia no ponto 1 = Energia no ponto 2 + perdas)

Perdas por fricção (Darcy-Weisbach):
hf = f × (L/D) × (v²/2g)

Perdas por fricção (Hazen-Williams):
hf = 10.67 × L × Q^1.852 / (C^1.852 × D^4.87)

Onde:
hf = Perdas por fricção (m)
f = Coeficiente de fricção
L = Comprimento da tubulação (m)
D = Diâmetro interior (m)
v = Velocidade da água (m/s)
g = Aceleração da gravidade (9.81 m/s²)
Q = Vazão (m³/s)
C = Coeficiente de Hazen-Williams

30.5 Pressões na Rede

As pressões na rede devem cumprir certos requisitos:

Parâmetro	Valor Mínimo	Valor Máximo	Unidade
Pressão mínima em ponto de consumo	10	-	mca
Pressão máxima em ponto de consumo	-	50	mca
Pressão mínima na rede	20	-	mca
Pressão máxima na rede	-	80	mca
Velocidade mínima em tubulações	0.5	-	m/s
Velocidade máxima em tubulações	-	2.5	m/s

30.6 Materiais de Tubulações

Os materiais de tubulações mais comuns são:

Material	Diâmetros	Pressão	Vantagens
PVC	20-630 mm	6-16 bar	Econômico, leve, fácil instalação
PEAD	20-1200 mm	6-25 bar	Flexível, resistente, durável
Aço galvanizado	15-600 mm	10-40 bar	Resistente, durável
Ferro fundido	80-2000 mm	10-25 bar	Muito durável, pesado
PRFV	100-3000 mm	6-25 bar	Leve, resistente à corrosão

30.7 Válvulas e Acessórios

Os sistemas de distribuição requerem válvulas e acessórios:

Válvulas de seccionamento: Permitem isolar setores da rede
Válvulas de regulação: Regulam a pressão na rede
Válvulas de retenção: Evitam o retorno da água
Válvulas de purga: Eliminam ar das tubulações
Válvulas de lavagem: Permitem a lavagem da rede
Hidrantes: Pontos de tomada de água
Contadores: Medem o consumo de água

30.8 Projeto de Redes Ramificadas

As redes ramificadas são as mais comuns em comunidades pequenas:

Configuração: Rede ramificada desde um ponto único (tanque)
Vantagens: Simples, econômico, fácil cálculo
Desvantagens: Se uma tubulação falha, corta-se o abastecimento
Aplicação: Comunidades pequenas, terrenos simples

30.9 Projeto de Redes Malladas

As redes malladas são mais complexas mas mais seguras:

Configuração: Rede mallada com múltiplas rotas
Vantagens: Mais segura, múltiplas rotas de abastecimento
Desvantagens: Mais complexa, mais cara, cálculo complexo
Aplicação: Comunidades grandes, redes importantes

30.10 Cálculo de Diâmetros

Cálculo de diâmetros de tubulações:

Método de velocidades econômicas:
D = √(4Q / πv)

Onde:
D = Diâmetro interior (m)
Q = Vazão (m³/s)
v = Velocidade econômica (m/s)

Velocidades econômicas recomendadas:
- Tubulações principais: 1.0-1.5 m/s
- Tubulações secundárias: 0.8-1.2 m/s
- Tubulações domiciliárias: 0.5-1.0 m/s

Exemplo:
Vazão: 5 l/s = 0.005 m³/s
Velocidade: 1.0 m/s
D = √(4 × 0.005 / π × 1.0) = 0.080 m = 80 mm
Selecionar: Tubulação PVC 90 mm

30.11 Cálculo de Perdas

Cálculo de perdas na rede:

Perdas por fricção (Hazen-Williams):
hf = 10.67 × L × Q^1.852 / (C^1.852 × D^4.87)

Coeficientes de Hazen-Williams:
- PVC novo: C = 150
- PVC usado (10 anos): C = 130
- PEAD novo: C = 150
- PEAD usado (10 anos): C = 140
- Aço galvanizado novo: C = 130
- Aço galvanizado usado: C = 100

Perdas singulares:
hs = K × v²/2g

Coeficientes K:
- Cotovelo 90°: K = 0.9
- Cotovelo 45°: K = 0.4
- Tee (fluxo direto): K = 0.3
- Tee (fluxo lateral): K = 1.3
- Válvula aberta: K = 0.2
- Válvula de retenção: K = 2.5

30.12 Exemplo de Projeto de Rede

Exemplo: Projeto de rede de distribuição para comunidade rural

Dados:
- População: 200 habitantes
- Dotação: 50 l/hab/dia
- Consumo total: 10,000 l/dia = 10 m³/dia
- Horas de consumo: 12 horas/dia
- Vazão média: 10,000 / (12 × 3600) = 0.23 l/s
- Vazão máxima: 0.23 × 2.5 = 0.58 l/s

Trecho 1: Tanque a primeira bifurcação
- Comprimento: 200 m
- Vazão: 0.58 l/s
- Diâmetro: 90 mm PVC
- Velocidade: 0.91 m/s
- Perdas: 10.67 × 200 × 0.00058^1.852 / (150^1.852 × 0.09^4.87) = 0.45 m

Trecho 2: Primeira a segunda bifurcação
- Comprimento: 150 m
- Vazão: 0.35 l/s
- Diâmetro: 75 mm PVC
- Velocidade: 0.79 m/s
- Perdas: 10.67 × 150 × 0.00035^1.852 / (150^1.852 × 0.075^4.87) = 0.38 m

Verificação de pressões:
- Pressão no tanque: 30 mca
- Pressão no ponto 1: 30 - 0.45 = 29.55 mca ✓
- Pressão no ponto 2: 29.55 - 0.38 = 29.17 mca ✓

30.13 Conexões Domiciliárias

As conexões domiciliárias permitem levar a água a cada vivenda:

Tubulação de acometida: Desde a rede até a vivenda
Material: PVC ou PEAD, diâmetro 20-32 mm
Profundidade: 0.6-1.0 m sob terra
Contador: Medidor de consumo individual
Válvula de passo: Válvula de corte na vivenda

30.14 Pontos de Consumo Público

Em comunidades rurais, podem-se instalar pontos de consumo público:

Pilas públicas: Pontos de tomada de água comunitários
Fontes públicas: Fontes decorativas e funcionais
Hidrantes: Pontos de tomada para emergências
Distância máxima: 100-200 m entre pontos de consumo

30.15 Proteção da Rede

A rede de distribuição deve proteger-se contra:

Contaminação: Proteção contra contaminação externa
Sobrepresiones: Válvulas de segurança e válvulas de ar
Golpe de ariete: Válvulas de retenção e válvulas de ar
Contaminação cruzada: Separação de redes de água e esgoto
Contaminação por retrocesso: Válvulas de retenção em conexões

30.16 Manutenção da Rede

A manutenção da rede de distribuição inclui:

Inspeção visual: Inspeção periódica da rede
Deteção de fugas: Deteção e reparação de fugas
Lavagem da rede: Lavagem periódica para eliminar sedimentos
Desinfeção: Desinfeção periódica da rede
Reparação de avarias: Reparação de tubulações e acessórios
Substituição de elementos: Substituição de elementos deteriorados

30.17 Deteção de Fugas

A deteção de fugas é essencial para minimizar as perdas:

Método de balanço: Comparar água produzida vs consumida
Método acústico: Deteção acústica de fugas
Método de pressão: Monitorização de pressões na rede
Inspeção visual: Inspeção visual da rede
Percentagem de perdas: Deve ser < 20% da água produzida

30.18 Exemplo Completo de Sistema

Exemplo: Sistema completo de distribuição para comunidade rural

Dados do sistema:
- População: 200 habitantes
- Dotação: 50 l/hab/dia
- Consumo total: 10,000 l/dia = 10 m³/dia
- Tanque de armazenamento: 10 m³ (1 dia de consumo)
- Altura do tanque: 15 m sobre o ponto mais alto
- Comprimento total de rede: 2,000 m
- Material: PVC

Dimensionamento da rede:
- Tubulação principal: 90 mm, comprimento 500 m
- Tubulações secundárias: 75 mm, comprimento 800 m
- Tubulações terciárias: 63 mm, comprimento 400 m
- Acometidas domiciliárias: 25 mm, comprimento 300 m

Acessórios:
- Válvulas de seccionamento: 10 unidades
- Válvulas de ar: 8 unidades
- Hidrantes: 4 unidades
- Contadores domiciliários: 200 unidades
- Pilas públicas: 4 unidades

Custo estimado:
- Tubulações: 8,000 €
- Acessórios: 3,000 €
- Instalação: 4,000 €
- Total: 15,000 €

Custo per cápita:
- 15,000 € / 200 hab = 75 €/hab

30.19 Considerações Finais

Projeto adequado: Projetar a rede segundo as necessidades reais
Material adequado: Selecionar o material adequado segundo as condições
Proteção: Proteger a rede contra contaminação e danos
Manutenção: Realizar manutenção periódica da rede
Controle de perdas: Controlar e minimizar as perdas de água
Capacitação: Capacitar à comunidade no uso e manutenção

Resumo do Capítulo 30: A distribuição da água é o sistema que permite levar a água tratada desde o ponto de armazenamento até os pontos de consumo. O projeto deve considerar a topografia, a demanda, as pressões, as velocidades e as perdas. Os materiais mais comuns são PVC e PEAD. A rede deve proteger-se contra contaminação, sobrepresiones e golpe de ariete. A manutenção periódica é essencial para garantir um abastecimento eficiente. O controle de perdas é fundamental para otimizar o uso do recurso.

30.1 水分配简介

水分配是将处理过的水从储存点输送到消费点的系统。设计良好的分配系统确保水以适当的压力和水质到达所有用户,同时最大限度地减少损失并优化资源利用。

在太阳能系统中,分配可以通过重力(当水箱升高时)或通过额外泵送来完成。分配系统的设计对于确保有效和公平的水供应至关重要。

水分配 Solener - 最佳设计 - 高效供应

30.2 分配系统类型

根据地形和需求,存在不同类型的分配系统:

类型	特征	应用
重力分配	升高的水箱,重力分配	有坡度的地形
泵送分配	从水箱额外泵送	平坦或升高的地形
混合分配	重力和泵送组合	多变的地形
分支分配	从单点分支的网络	小社区
网状分配	具有多条路径的网状网络	大社区

30.3 分配网络设计

分配网络设计必须考虑:

地形: 地形起伏和高程差
需求: 消费点和需求
压力: 网络中的最小和最大压力
速度: 管道中的水速
损失: 摩擦损失和局部损失
材料: 管道材料

30.4 分配网络计算

设计原则:

连续性方程:
Q₁ = Q₂ + Q₃ + ... + Qₙ
(进入的流量 = 流出的流量之和)

能量方程(伯努利):
H₁ = H₂ + hf₁₂
(点1的能量 = 点2的能量 + 损失)

摩擦损失(达西-魏斯巴赫):
hf = f × (L/D) × (v²/2g)

摩擦损失(哈森-威廉姆斯):
hf = 10.67 × L × Q^1.852 / (C^1.852 × D^4.87)

其中:
hf = 摩擦损失(m)
f = 摩擦系数
L = 管道长度(m)
D = 内径(m)
v = 水速(m/s)
g = 重力加速度(9.81 m/s²)
Q = 流量(m³/s)
C = 哈森-威廉姆斯系数

30.5 网络中的压力

网络中的压力必须满足某些要求:

参数	最小值	最大值	单位
消费点的最小压力	10	-	米水柱
消费点的最大压力	-	50	米水柱
网络中的最小压力	20	-	米水柱
网络中的最大压力	-	80	米水柱
管道中的最小速度	0.5	-	米/秒
管道中的最大速度	-	2.5	米/秒

30.6 管道材料

最常见的管道材料是:

材料	直径	压力	优点
PVC	20-630毫米	6-16巴	经济,轻,易于安装
HDPE	20-1200毫米	6-25巴	柔韧,耐用,耐用
镀锌钢	15-600毫米	10-40巴	耐用,耐用
铸铁	80-2000毫米	10-25巴	非常耐用,重
PRFV	100-3000毫米	6-25巴	轻,耐腐蚀

30.7 阀门和配件

分配系统需要阀门和配件:

分段阀: 允许隔离网络的部分
调节阀: 调节网络中的压力
止回阀: 防止水回流
排气阀: 从管道中排出空气
冲洗阀: 允许冲洗网络
消火栓: 取水点
水表: 测量水消耗

30.8 分支网络设计

分支网络在小社区中最常见:

配置: 从单点(水箱)分支的网络
优点: 简单,经济,易于计算
缺点: 如果管道故障,供应被切断
应用: 小社区,简单的地形

30.9 网状网络设计

网状网络更复杂但更安全:

配置: 具有多条路径的网状网络
优点: 更安全,多条供应路径
缺点: 更复杂,更贵,计算复杂
应用: 大社区,重要的网络

30.10 直径计算

管道直径计算:

经济速度法:
D = √(4Q / πv)

其中:
D = 内径(m)
Q = 流量(m³/s)
v = 经济速度(m/s)

推荐的经济速度:
- 主管道: 1.0-1.5 m/s
- 次管道: 0.8-1.2 m/s
- 家庭管道: 0.5-1.0 m/s

示例:
流量: 5升/秒 = 0.005 m³/s
速度: 1.0 m/s
D = √(4 × 0.005 / π × 1.0) = 0.080 m = 80毫米
选择: PVC管道90毫米

30.11 损失计算

网络损失计算:

摩擦损失(哈森-威廉姆斯):
hf = 10.67 × L × Q^1.852 / (C^1.852 × D^4.87)

哈森-威廉姆斯系数:
- 新PVC: C = 150
- 使用过的PVC(10年): C = 130
- 新HDPE: C = 150
- 使用过的HDPE(10年): C = 140
- 新镀锌钢: C = 130
- 使用过的镀锌钢: C = 100

局部损失:
hs = K × v²/2g

K系数:
- 90°弯头: K = 0.9
- 45°弯头: K = 0.4
- T型(直流): K = 0.3
- T型(侧流): K = 1.3
- 打开的阀门: K = 0.2
- 止回阀: K = 2.5

30.12 网络设计示例

示例: 农村社区的分配网络设计

数据:
- 人口: 200人
- 分配: 50升/人/天
- 总消耗: 10,000升/天 = 10 m³/天
- 消耗时间: 12小时/天
- 平均流量: 10,000 / (12 × 3600) = 0.23升/秒
- 最大流量: 0.23 × 2.5 = 0.58升/秒

第1段: 从水箱到第一个分支
- 长度: 200 m
- 流量: 0.58升/秒
- 直径: 90毫米PVC
- 速度: 0.91 m/s
- 损失: 10.67 × 200 × 0.00058^1.852 / (150^1.852 × 0.09^4.87) = 0.45 m

第2段: 从第一个到第二个分支
- 长度: 150 m
- 流量: 0.35升/秒
- 直径: 75毫米PVC
- 速度: 0.79 m/s
- 损失: 10.67 × 150 × 0.00035^1.852 / (150^1.852 × 0.075^4.87) = 0.38 m

压力验证:
- 水箱处的压力: 30米水柱
- 点1处的压力: 30 - 0.45 = 29.55米水柱 ✓
- 点2处的压力: 29.55 - 0.38 = 29.17米水柱 ✓

30.13 家庭连接

家庭连接允许将水送到每个家庭:

服务管: 从网络到家庭
材料: PVC或HDPE,直径20-32毫米
深度: 地下0.6-1.0米
水表: 个人消费水表
截止阀: 家庭中的截止阀

30.14 公共消费点

在农村社区,可以安装公共消费点:

公共水龙头: 社区取水点
公共喷泉: 装饰性和功能性喷泉
消火栓: 紧急取水点
最大距离: 消费点之间100-200米

30.15 网络保护

分配网络必须受到以下保护:

污染: 防止外部污染
超压: 安全阀和排气阀
水锤: 止回阀和排气阀
交叉污染: 分离水和污水网络
回流污染: 连接中的止回阀

30.16 网络维护

分配网络维护包括:

目视检查: 定期网络检查
泄漏检测: 泄漏检测和修复
网络冲洗: 定期冲洗以去除沉积物
消毒: 定期网络消毒
故障修复: 管道和配件修复
元件更换: 更换损坏的元件

30.17 泄漏检测

泄漏检测对于最大限度地减少损失至关重要:

平衡法: 比较生产的水与消耗的水
声学方法: 声学泄漏检测
压力法: 网络压力监测
目视检查: 目视网络检查
损失百分比: 应小于生产水的20%

30.18 完整系统示例

示例: 农村社区的完整分配系统

系统数据:
- 人口: 200人
- 分配: 50升/人/天
- 总消耗: 10,000升/天 = 10 m³/天
- 储存水箱: 10 m³(1天消耗)
- 水箱高度: 最高点上方15米
- 网络总长度: 2,000米
- 材料: PVC

网络尺寸确定:
- 主管道: 90毫米,长度500米
- 次管道: 75毫米,长度800米
- 三级管道: 63毫米,长度400米
- 家庭连接: 25毫米,长度300米

配件:
- 分段阀: 10个单元
- 排气阀: 8个单元
- 消火栓: 4个单元
- 家庭水表: 200个单元
- 公共水龙头: 4个单元

估计成本:
- 管道: 8,000欧元
- 配件: 3,000欧元
- 安装: 4,000欧元
- 总计: 15,000欧元

人均成本:
- 15,000欧元 / 200人 = 75欧元/人

30.19 最终考虑

适当的设计: 根据实际需求设计网络
适当的材料: 根据条件选择适当的材料
保护: 保护网络免受污染和损坏
维护: 执行定期网络维护
损失控制: 控制和最大限度地减少水损失
培训: 培训社区使用和维持

第30章摘要: 水分配是将处理过的水从储存点输送到消费点的系统。设计必须考虑地形、需求、压力、速度和损失。最常见的材料是PVC和HDPE。网络必须受到污染、超压和水锤的保护。定期维护对于确保有效供应至关重要。损失控制对于优化资源利用至关重要。

30.1 Введение в распределение воды

Распределение воды - это система, которая позволяет транспортировать обработанную воду от точки хранения до точек потребления. Хорошо спроектированная система распределения гарантирует, что вода достигает всех пользователей с соответствующим давлением и качеством, минимизируя потери и оптимизируя использование ресурса.

В солнечных системах распределение может осуществляться гравитацией (когда резервуар поднят) или дополнительным насосом. Проектирование системы распределения критично для гарантии эффективного и справедливого водоснабжения.

Распределение воды Solener - Оптимальный проект - Эффективное снабжение

30.2 Типы систем распределения

Существуют различные типы систем распределения в зависимости от топографии и потребностей:

Тип	Характеристики	Применение
Распределение гравитацией	Поднятый резервуар, распределение гравитацией	Местности с уклоном
Распределение насосом	Дополнительный насос из резервуара	Плоские или поднятые местности
Смешанное распределение	Комбинация гравитации и насоса	Разнообразная топография
Разветвленное распределение	Разветвленная сеть из одной точки	Малые сообщества
Сетчатое распределение	Сетчатая сеть с множественными маршрутами	Большие сообщества

30.3 Проектирование распределительной сети

Проектирование распределительной сети должно учитывать:

Топография: Рельеф местности и различия высот
Спрос: Точки потребления и спросы
Давления: Минимальные и максимальные давления в сети
Скорости: Скорости воды в трубопроводах
Потери: Потери на трение и единичные потери
Материал: Материал трубопроводов

30.4 Расчет распределительной сети

Принципы проектирования:

Уравнение непрерывности:
Q₁ = Q₂ + Q₃ + ... + Qₙ
(Расход, входящий = сумма расходов, выходящих)

Уравнение энергии (Бернулли):
H₁ = H₂ + hf₁₂
(Энергия в точке 1 = Энергия в точке 2 + потери)

Потери на трение (Дарси-Вейсбах):
hf = f × (L/D) × (v²/2g)

Потери на трение (Хазен-Уильямс):
hf = 10.67 × L × Q^1.852 / (C^1.852 × D^4.87)

Где:
hf = Потери на трение (м)
f = Коэффициент трения
L = Длина трубопровода (м)
D = Внутренний диаметр (м)
v = Скорость воды (м/с)
g = Ускорение гравитации (9.81 м/с²)
Q = Расход (м³/с)
C = Коэффициент Хазена-Уильямса

30.5 Давления в сети

Давления в сети должны соответствовать определенным требованиям:

Параметр	Минимальное значение	Максимальное значение	Единица
Минимальное давление в точке потребления	10	-	м вод. ст.
Максимальное давление в точке потребления	-	50	м вод. ст.
Минимальное давление в сети	20	-	м вод. ст.
Максимальное давление в сети	-	80	м вод. ст.
Минимальная скорость в трубопроводах	0.5	-	м/с
Максимальная скорость в трубопроводах	-	2.5	м/с

30.6 Материалы трубопроводов

Наиболее распространенные материалы трубопроводов:

Материал	Диаметры	Давление	Преимущества
ПВХ	20-630 мм	6-16 бар	Экономичный, легкий, легкая установка
ПЭНД	20-1200 мм	6-25 бар	Гибкий, прочный, долговечный
Оцинкованная сталь	15-600 мм	10-40 бар	Прочный, долговечный
Чугун	80-2000 мм	10-25 бар	Очень долговечный, тяжелый
ПРФВ	100-3000 мм	6-25 бар	Легкий, устойчив к коррозии

30.7 Клапаны и аксессуары

Системы распределения требуют клапанов и аксессуаров:

Клапаны секционирования: Позволяют изолировать сектора сети
Клапаны регулирования: Регулируют давление в сети
Обратные клапаны: Предотвращают возврат воды
Клапаны продувки: Удаляют воздух из трубопроводов
Клапаны промывки: Позволяют промывать сеть
Гидранты: Точки забора воды
Счетчики: Измеряют потребление воды

30.8 Проектирование разветвленных сетей

Разветвленные сети наиболее распространены в малых сообществах:

Конфигурация: Разветвленная сеть из одной точки (резервуар)
Преимущества: Простая, экономичная, легкий расчет
Недостатки: Если трубопровод выходит из строя, снабжение прекращается
Применение: Малые сообщества, простые местности

30.9 Проектирование сетчатых сетей

Сетчатые сети более сложные, но более безопасные:

Конфигурация: Сетчатая сеть с множественными маршрутами
Преимущества: Более безопасная, множественные маршруты снабжения
Недостатки: Более сложная, более дорогая, сложный расчет
Применение: Большие сообщества, важные сети

30.10 Расчет диаметров

Расчет диаметров трубопроводов:

Метод экономических скоростей:
D = √(4Q / πv)

Где:
D = Внутренний диаметр (м)
Q = Расход (м³/с)
v = Экономическая скорость (м/с)

Рекомендуемые экономические скорости:
- Главные трубопроводы: 1.0-1.5 м/с
- Вторичные трубопроводы: 0.8-1.2 м/с
- Домашние трубопроводы: 0.5-1.0 м/с

Пример:
Расход: 5 л/с = 0.005 м³/с
Скорость: 1.0 м/с
D = √(4 × 0.005 / π × 1.0) = 0.080 м = 80 мм
Выбрать: Трубопровод ПВХ 90 мм

30.11 Расчет потерь

Расчет потерь в сети:

Потери на трение (Хазен-Уильямс):
hf = 10.67 × L × Q^1.852 / (C^1.852 × D^4.87)

Коэффициенты Хазена-Уильямса:
- Новый ПВХ: C = 150
- Использованный ПВХ (10 лет): C = 130
- Новый ПЭНД: C = 150
- Использованный ПЭНД (10 лет): C = 140
- Новая оцинкованная сталь: C = 130
- Использованная оцинкованная сталь: C = 100

Единичные потери:
hs = K × v²/2g

Коэффициенты K:
- Колено 90°: K = 0.9
- Колено 45°: K = 0.4
- Тройник (прямой поток): K = 0.3
- Тройник (боковой поток): K = 1.3
- Открытый клапан: K = 0.2
- Обратный клапан: K = 2.5

30.12 Пример проектирования сети

Пример: Проектирование распределительной сети для сельского сообщества

Данные:
- Население: 200 человек
- Норма: 50 л/чел/день
- Общее потребление: 10,000 л/день = 10 м³/день
- Часы потребления: 12 часов/день
- Средний расход: 10,000 / (12 × 3600) = 0.23 л/с
- Максимальный расход: 0.23 × 2.5 = 0.58 л/с

Участок 1: От резервуара до первого разветвления
- Длина: 200 м
- Расход: 0.58 л/с
- Диаметр: 90 мм ПВХ
- Скорость: 0.91 м/с
- Потери: 10.67 × 200 × 0.00058^1.852 / (150^1.852 × 0.09^4.87) = 0.45 м

Участок 2: От первого до второго разветвления
- Длина: 150 м
- Расход: 0.35 л/с
- Диаметр: 75 мм ПВХ
- Скорость: 0.79 м/с
- Потери: 10.67 × 150 × 0.00035^1.852 / (150^1.852 × 0.075^4.87) = 0.38 м

Проверка давлений:
- Давление в резервуаре: 30 м вод. ст.
- Давление в точке 1: 30 - 0.45 = 29.55 м вод. ст. ✓
- Давление в точке 2: 29.55 - 0.38 = 29.17 м вод. ст. ✓

30.13 Домашние подключения

Домашние подключения позволяют доставлять воду в каждый дом:

Подводящий трубопровод: От сети до дома
Материал: ПВХ или ПЭНД, диаметр 20-32 мм
Глубина: 0.6-1.0 м под землей
Счетчик: Индивидуальный счетчик потребления
Запорный клапан: Запорный клапан в доме

30.14 Точки общественного потребления

В сельских сообществах можно устанавливать точки общественного потребления:

Общественные колонки: Общественные точки забора воды
Общественные фонтаны: Декоративные и функциональные фонтаны
Гидранты: Точки забора для аварийных случаев
Максимальное расстояние: 100-200 м между точками потребления

30.15 Защита сети

Распределительная сеть должна быть защищена от:

Загрязнения: Защита от внешнего загрязнения
Сверхдавлений: Предохранительные клапаны и воздушные клапаны
Гидравлический удар: Обратные клапаны и воздушные клапаны
Перекрестное загрязнение: Разделение сетей воды и канализации
Обратное загрязнение: Обратные клапаны в подключениях

30.16 Обслуживание сети

Обслуживание распределительной сети включает:

Визуальный осмотр: Периодический осмотр сети
Обнаружение утечек: Обнаружение и ремонт утечек
Промывка сети: Периодическая промывка для удаления отложений
Дезинфекция: Периодическая дезинфекция сети
Ремонт аварий: Ремонт трубопроводов и аксессуаров
Замена элементов: Замена deteriorated элементов

30.17 Обнаружение утечек

Обнаружение утечек необходимо для минимизации потерь:

Метод баланса: Сравнить произведенную воду с потребленной
Акустический метод: Акустическое обнаружение утечек
Метод давления: Мониторинг давлений в сети
Визуальный осмотр: Визуальный осмотр сети
Процент потерь: Должен быть < 20% произведенной воды

30.18 Пример полной системы

Пример: Полная система распределения для сельского сообщества

Данные системы:
- Население: 200 человек
- Норма: 50 л/чел/день
- Общее потребление: 10,000 л/день = 10 м³/день
- Резервуар хранения: 10 м³ (1 день потребления)
- Высота резервуара: 15 м над самой высокой точкой
- Общая длина сети: 2,000 м
- Материал: ПВХ

Размерение сети:
- Главный трубопровод: 90 мм, длина 500 м
- Вторичные трубопроводы: 75 мм, длина 800 м
- Третичные трубопроводы: 63 мм, длина 400 м
- Домашние подключения: 25 мм, длина 300 м

Аксессуары:
- Клапаны секционирования: 10 единиц
- Воздушные клапаны: 8 единиц
- Гидранты: 4 единицы
- Домашние счетчики: 200 единиц
- Общественные колонки: 4 единицы

Оценочная стоимость:
- Трубопроводы: 8,000 €
- Аксессуары: 3,000 €
- Установка: 4,000 €
- Итого: 15,000 €

Стоимость на душу населения:
- 15,000 € / 200 чел = 75 €/чел

30.19 Заключительные соображения

Адекватный проект: Проектировать сеть согласно реальным потребностям
Адекватный материал: Выбирать адекватный материал согласно условиям
Защита: Защищать сеть от загрязнения и повреждений
Обслуживание: Выполнять периодическое обслуживание сети
Контроль потерь: Контролировать и минимизировать потери воды
Обучение: Обучать сообщество использованию и обслуживанию

Резюме главы 30: Распределение воды - это система, которая позволяет транспортировать обработанную воду от точки хранения до точек потребления. Проект должен учитывать топографию, спрос, давления, скорости и потери. Наиболее распространенные материалы - ПВХ и ПЭНД. Сеть должна быть защищена от загрязнения, сверхдавлений и гидравлического удара. Периодическое обслуживание необходимо для гарантии эффективного снабжения. Контроль потерь фундаментален для оптимизации использования ресурса.