Схеми водопостачання населених пунктів, довідник будівельника, системи і схеми водопостачання

СХЕМИ ВОДОПОСТАЧАННЯ НАСЕЛЕНИХ ПУНКТІВ

Під схемою водопостачання розуміють генеральний план об'єкта водопостачання із зазначеними на ньому всіма водопровідними спорудами. Проектування схем водопостачання здійснюється на основі генеральних планів міст (перша черга на термін 8-10 років і перспектива на термін 20-25 років) і промислових підприємств. Схема водопостачання залежить від багатьох факторів, у тому числі головними є наступні: розташування, потужність і якість води джерела водопостачання, рельєф місцевості і кратність використання води на промислових підприємствах.

Схема водопостачання міста складається з наступних основних елементів: 1) водоприймальних споруд; 2) водопідйомних споруд, тобто насосних станцій, що подають воду до очисних споруд (насосна станція I підйому) або споживачам (насосна станція II підйому); 3) очисних споруд; 4) веж і резервуарів, що накопичують запаси води або регулюючих напори і витрати; 5) відвідав і мережі трубопроводів, призначених для транспортування води від споруди до споруди або до споживачів.

На рис. 1 показана схема водопостачання міста з поверхневим джерелом. З джерела вода забирається водоприймальних спорудою і подається насосами насосної станції I підйому на очисні споруди. Після очищення і знезараження вода збирається в резервуарах чистої води. Потім насосами насосної станції II підйому вода подається по водоводах 6 в мережу трубопроводів 8, розвідні воду споживачам.

Малюнок 1. Схема водопостачання з поверхневим джерелом: 1 - водоприемное спорудження; 2 - насосна станція I підйому; 3 - очисні споруди; 4 - РЧВ; 5 - насосна станція II підйому; 6 - водоводи; 7 - водонапірна вежа; 8 - магістральна водопровідна мережа; 9 - пьезометрические лінії в період максимального водоспоживання

Споживання води в містах і на промислових підприємствах протягом доби нерівномірне. У містах в нічний час вода споживається значно менше, ніж днем. На промислових підприємствах на початку і кінці змін води для виробничих цілей витрачається менше, ніж в середині змін.

Для скорочення розмірів і забезпечення стабільної роботи, водоприймальних і очисних споруд, а також насосних станцій I підйому їх проектують на рівномірну продуктивність. Насосні станції II підйому проектують з урахуванням необхідності зміни їх продуктивності. Подається ними в окремі години доби обсяг води повинен бути близький до потребляемому витраті.

Продуктивність водоприймальних і очисних споруд і насосних станцій I підйому більше мінімальної і менше максимальної продуктивності насосних станцій II підйому. У години мінімального продуктивності насосних станцій II підйому (в години мінімального водоспоживання) надлишок води, що надходить від очисних споруд, накопичується в резервуарах чистої води; в години максимального продуктивності насосних станцій II підйому (в години максимального водоспоживання) накопичився надлишок води витрачається споживачами. Таким чином, резервуари чистої води є регулюючими ємностями. Крім того, в резервуарах чистої води зберігають запас води для пожежогасіння і власних потреб очисних станцій.

Для регулювання витрат води, що подається насосними станціями II підйому і витрачається споживачами, служать водонапірні башти. Водонапірні башти представляють собою утеплені резервуари, підняті над землею на спеціальних конструкціях, які називаються стволами. Висота водонапірних веж визначається виходячи з умов забезпечення подачі споживачам води з необхідними напорами.

Склад споруд системи водопостачання залежить від виду джерела водопостачання і якості води в ньому вимог, що пред'являються до якості води споживачами, і ряду інших чинників. При певних умовах необхідність в деяких споруди) може відпасти, а деякі споруджена можуть бути суміщені.

На рис. 2 представлена ​​схема водопостачання міста з підземним джерелом. Для забору підземних вод служать трубчасті колодязі з розміщеними в них насосами. У цій схемі насосна станція I підйому поєднана з водоприймальних спорудами, а очисні спорудження взагалі відсутні. Можливість останнього рішення пояснюється високою якістю підземних вод.

Малюнок 2. Схема водопостачання з підземним джерелом: 1 - трубчасті колодязі, суміщені з насосною станцією I підйому; 2 і 6 - водоводи; 3 - РЧВ; 4 - усмоктувальні трубопроводи; 5 - насосна станція II підйому; 7 - магістральна водопровідна мережа; 8 - водонапірна вежа (контррезервуар); 9 -пьезометріческіе лінії в період максимального водоспоживання; 10 - пьезометрические лінії в період мінімального водоспоживання (період транспортування води в водонапірну вежу)

Для забезпечення необхідної надійності роботи системи водопостачання в ній проектують по два і більше однотипних споруди, а також створюють резерв насосного та механічного обладнання.

На представлених схемах показані лише основні споруди. Система водопостачання, як правило, має багато додаткових споруд, що забезпечують безперебійну подачу води споживачам. Між основними спорудами розташовують камери перемикання або розподільні пристрої, що забезпечують відключення або включення окремих споруд, насосів або обладнання. На водопровідній мережі влаштовують оглядові колодязі, в яких розташовують засувки для відключення окремих ділянок мережі, гідранти, службовці для пожежогасіння, водорозбірні колонки та інше обладнання.

Перетин водопровідної мережі з річками і ярами, залізними або автомобільними дорогами виконують шляхом прокладки труб по мостам, в тунелях або дюкерами, що представляють собою дві нитки труб, укладених по дну річки в траншеї.

Джерелом водопостачання можуть служити поверхневі водойми (ріки, озера, моря) і підземні води. Місце забору води і місце розташування водоприймального споруди і станції I підйому визначаються санітарними міркуваннями - прагненням отримати з джерела найбільш чисту воду. При заборі води з річок ця мета досягається розташуванням водоприймального споруди вище за течією річки щодо об'єкта водопостачання та інших населених пунктів і промислових підприємств, т. Е. Вище місць можливого забруднення води водойми; при заборі води з озер і морів - видаленням водоприймального споруди від об'єкта водопостачання та інших населених місць і промислових підприємств. При заборі підземних вод ця задача може бути вирішена видаленням водоприймального споруди від населених пунктів і промислових підприємств або отриманням води з глибоких водоносних шарів. В останньому випадку водоприймальні споруди можуть розташовуватися навіть в межах об'єкта водопостачання.

Очисні споруди можна розміщувати як поблизу водоприймачів, так і поблизу об'єктів водопостачання. У першому випадку виявляється доцільним поєднання насосних станцій I і II підйому (розташування їх в одній будівлі).

Воду необхідно подавати споживачам не тільки в необхідній кількості, але і під певним напором, який називається вільним напором Нсв. Цей натиск повинні забезпечувати насосна станція II підйому і водонапірна вежа, так як в години максимального водоспоживання вода подається в мережу і з водонапірних веж. З метою скорочення висоти водонапірних веж їх розташовують на найбільш високих точках місцевості. У зв'язку з цим вони можуть виявитися розташованими на початку мережі (див. Рис. 1), в середині її і в кінці (див. Рис. 2). В останньому випадку вежа називається контррезервуаром.

На рис. 1 і 2 показані поздовжні профілі-розгортки схем водопостачання з нанесеними на них пьезометрические лініями. Вони ілюструють взаємозв'язок між напорами в окремих елементах системи і висловлене вище положення про мінімальну висоту веж.

Якщо водонапірна вежа розташована на початку мережі, то постачання об'єкта водою, як в період максимального водоспоживання, так і в період мінімального водоспоживання відбувається за одним напрямком - від вежі. При будь-яких умовах роботи системи водопостачання споживана вода проходить в мережу, минаючи вежу. У бак вежі надходять лише надлишки води, яка подається насосною станцією II підйому в години мінімального водоспоживання. У години максимального водоспоживання ці надлишки витрачають для додаткового постачання об'єкта водою.

Найбільш несприятливими місцями щодо забезпечення напору є найбільш віддалені від веж і найбільш високо розташовані точки мережі. Такі точки називають диктують. У розглянутій схемі водопостачання (див. Рис. 1) диктує буде точка д. Зі схеми на рис. 1 випливає, що

Звідси може бути визначена висота вежі, т. Е. Висота розташування дна бака над поверхнею землі:

де Нсв - вільний напір в мережі, необхідний для забезпечення подачі води до всіх водорозбірних точок в будівлях, в м;

hc - втрати напору у водопровідній мережі в м;

h "в - втрати напору в водогоні від вежі до мережі в м;

ZБ і zв - позначки поверхні землі відповідно в точці, де встановлена ​​вежа, і в диктує точці в м.

З цієї формули видно, що, розташувавши вежу на найвищій позначці z6. отримаємо (за інших рівних умов) найменшу висоту її.

Якщо водонапірна вежа розташована в кінці мережі, то постачання об'єкта водою в періоди максимального і мінімального водоспоживання відбувається по-різному. У період мінімального водоспоживання весь об'єкт забезпечується водою від насосної станції II підйому, а надлишок подається нею води (понад споживаної) транспортується транзитом через всю мережу в вежу. У період максимального водоспоживання об'єкт забезпечується водою з двох сторін: частина об'єкта від насосної станції II підйому, а інша частина об'єкта від вежі. Необхідний напір Нсв в диктує точці д, розташованої в середині мережі (див. Рис. 2), забезпечується при певній висоті вежі. Зі схеми на рис.2 ясно, що найменша висота вежі в даному випадку виходить при розташуванні її в кінці мережі в найвищій точці місцевості.

Істотним недоліком роботи мережі з контррезервуаром є надмірно велика величина напору в трубах на початку мережі в порівнянні з необхідною в період мінімального водоспоживання. Іноді величина напору перевищує допустиму для труб, що випускаються промисловістю (чавунних, азбестоцементних та ін.).

Зменшення напору в мережі може бути досягнуто зонуванням системи водопостачання. Зонування може здійснюватися по послідовної або паралельної схемах.

У першому випадку окремі висотні зони з'єднуються послідовно (рис. 3), а в другому випадку вони включаються паралельно (рис. 4). При послідовному зонуванні кожна насосна станція подає кількість води, яка споживається усіма встановленими вище зонами. Насосні станції верхніх зон можуть забирати воду або безпосередньо з мережі нижніх зон, або з проміжного резервуара. Такий резервуар може служити одночасно джерелом живлення насосної станції верхньої зони і контррезервуаром для нижньої зони. При паралельному зонуванні кожна насосна станція подає кількість води, яка споживається тільки однієї зоною.

Малюнок 3. Схема послідовного зонування: 1 - насосна станція нижньої зони; 2 - насосна станція верхньої зони; 3 - водонапірна вежа; 4 - пьезометрические лінії

Малюнок 4. Схема паралельного зонування: 1 - поєднана насосна станція верхньої і нижньої зони; 2 - водонапірні башти; 3 - пьезометрические лінії

При зонуванні системи водопостачання кількість насосних станцій збільшується, але розмір їх зменшується. Зонування дозволяє зменшувати загальні витрати енергії на транспортування води в мережу, а також знижувати собівартість водопостачання.

Розглянуті схеми водопостачання є загальними для міських і промислових водопроводів. Однак в схемах водопостачання промислових підприємств є ряд особливостей, властивих тільки виробничим водопроводів, ці особливості пов'язані з багаторазовим використанням або оборотом води в промисловості.

Вибір схеми водопостачання - найважливіший етап проектування, яке має вирішуватися з урахуванням технічних і санітарних вимог і економічних міркувань. Оптимальною є така схема водопостачання, при якій споживач забезпечується водою необхідної якості і в необхідній кількості при мінімальній вартості.