5.Состав водопроводных сооружений и их взаимное расположение.

Примерная схема водоснабжения населенного пункта представлена на рис. 1.3.

1.2. Выбор оптимального варианта систем и схем водоснабжения

Технико-экономическое обоснование (ТЭО) выбранного варианта системы и схе­мы водоснабжения следует производить по чистому дисконтному доходу и внутригодовой норме доходности (гл. 2) или приведенным затратам с согласованными сроками окупаемости на основании проектных решений. При этом пользуются укрупненными показателями стоимости строительства сетей и сооружений водопровода /7, 9/ и ры­ночными ценами на годовые издержки /12/.

Выбор варианта производится на основании технико-экономических расчетов (ТЭР). Для упрощения ТЭР рекомендуется, как правило, включать в сумму затрат толь­ко те элементы системы водоснабжения, которые различаются по вариантам (расчет на нетто). Выбор оптимального варианта схем водоснабжения следует осуществлять по ме­тоду приведенных затрат ПЗ по формуле:

ПЗ=ЕнК+С, (1.1)

где К - капитальные вложения, тыс.руб; С - эксплуатационные расходы, тыс.руб/год: Ен - коэф­фициент эффективности капитальных вложений, величина обратная сроку их окупаемости, 1/год.

Сравнение вариантов следует производить по срокам и очередности строительст­ва с определением капитальных вложений и годовых эксплуатационных расходов. Эти затраты следует определять на 1 м³ суточной производительности системы в целом и отдельно очистных сооружений (с учетом себестоимости подачи и очистки 1 м" воды).

При рассмотрении возможных вариантов централизованных систем следует отда­вать предпочтение объединенной системе, обслуживающей селитебную и производст­венную зоны населенного пункта. Это в ряде случаев обеспечивает снижение требуе­мых капитальных вложений и упрощает условия эксплуатации.

Применение раздельных систем для обслуживания каждой зоны может быть оп­равдано:

- при дебите водоисточника на каждой из площадок водозабора подземных вод, меньше требуемых суммарных расходов воды в жилой и производственной зонах;

- при значительном (более чем на 2-3 км) удалении селитебной зоны от произ­водственной;

- при прокладке коммуникаций между обеими зонами, связанной с большими дополнительными затратами из-за сложного рельефа местности.

При выборе варианта поливки зеленых насаждений, улиц и площадей, а также приусадебных участков следует руководствоваться указаниями /1/.

В целях экономии питьевой воды следует учитывать возможность использования для поливки приусадебных участков местных источников (ручьи, водоемы, колодцы и т.п.).

Рекомендуется рассматривать целесообразность поэтапного развития системы во­доснабжения в зависимости от темпов строительства населенного пункта с поочеред­ным объединением осуществленных этапов в общую схему водопровода. Пример по­этапного развития системы водоснабжения в три очереди проиллюстрирован на рис. 1.4:

- 1 очередь (рис. 1.4, а), схема водоснабжения с одним подъемом воды и пожаро­тушением из водоемов, с водонапорной башней, в баке которой хранится регулирую­щий и неприкосновенный противопожарный запасы воды;

- 2 очередь (рис. 1.4, б), мощность водопровода развивается за счет строительст­ва дополнительных скважин, резервуара чистой воды с регулирующим и противопо­жарным запасом воды, насосной станции второго подъема с переходом на пожароту­шение через пожарные гидранты; •

- 3 очередь (рис. 1.4, в): завершается строительство водопровода путем расши­рения водозабора, строительства второго резервуара, замены и дополнительной уста­новки насосных агрегатов второго подъема или второго блока насосной станции второ­го подъема.

Водоснабжение объекта может осуществляться по различным схемам. Для пред­варительной оценки вариантов наиболее часто встречающихся схем водоснабжения не­больших объектов рекомендуется пользоваться данными об основных элементных бло­ках систем водоснабжения и составе сооружений (табл. 1.2) /4/.

В табл. 1.2 рассмотрены следующие схемы:

1. - один подъем воды HC-I с водонапорной башней ВБ, пожаротушение непо­средственно из искусственных (или естественных) водоемов;

2. - один подъем воды HC-I с водонапорной башней ВБ, пожаротушение через гидранты;

3. - два подъема воды с резервуарами при насосной станции второго подъема НС-II и водонапорной башней ВБ, пожаротушение через гидранты с возможным частич­ным использованием противопожарных водоемов ППВ (для удаленных объектов);

4. - два подъема воды с резервуарами при насосной станции второго подъема НС-II без водонапорной башни (безбашенная система), пожаротушение через гидранты;

Для *2-4 схем принята система пожаротушения низкого давления.

Примечание для таблицы:

1. Необходимость применения данного блока или сооружения обозначается знаком (+).

2.Очистные сооружения для обработки подземных вод включены условно; применяются лишь при некондиционном качестве воды.

3.Схемы 1 и 2 при поверхностных водоисточниках могут применяться при очи­стных сооружениях напорного типа.

Таблица 1.2 Состав блоков и сооружений для различных схем системы водоснабжения /4/

Технико-экономическое сравнение вариантов башенных и безбашенных систем производится чаше всего для населенных мест с потребностью в воде до 6-8 тыс м³/сут. При большей производительности и невозможности устройства напорных наземных резервуаров экономически целесообразно устройство безбашенных систем /9/

1.3. Проектирование и расчет зонных схем водоснабжения

Разделение единой системы водоснабжения на отдельные части для каждой груп­пы потребителей, предъявляющих разнородные требования к подаваемой воде (напор, степень водоподготовки и т.п.), принято называть зонированием системы водоснабже­ния, а сами схемы - зонными.

Зонирование применяется как в городских, так и в промышленных водопроводах. Зонирование снижает недопустимо высокие напоры, уменьшает затраты электроэнер­гии на подъем воды, сокращает утечки. Зонные схемы устраивают при значительной разности отметок (вертикальные схемы) и большой протяженности охватываемой во­допроводом территории (горизонтальные или вертикальные схемы), а также при боль­шой разности свободных напоров, требуемых отдельными потребителями. Различают два основных типа зонных схем: параллельное и последовательное.

Однозонная схема водоснабжения обычно оказывается экономиче­ски эффективной в малых населенных пунктах (с водопотреблением до 10-12 тыс. м3 /сут) при перепаде отметок в пределах территории города до 60-70 м; в больших городах - при пере­паде отметок до 40-45 м 191.

В системах параллельного зонирования, схема которой представлена. на рис. 1.5, зоны включаются параллельно и вода поступает в каждую зону отдельно по своим водоводам.

В здании насосной станции для каждой зоны установлены отдельные группы насосов, отличающиеся по производительности и напору. Каждая зона рассчитывается как отдельный объект водоснабжения.

При последовательном зонировании (рис 1.6.) вода в полном объеме водопотребности объекта сначала подается в нижнюю зону, часть ее ( в объеме водопотребности верхней зоны) транзитом проходит через нижнюю зону и далее отдельной группой насосов передается в верхнюю зону.

Деление на зоны при значительной разности отметок или большой протяженности обслуживаемой территории обусловлено чаще всего технической необходимостью в наиболее высоко расположенной (диктующей) точке сети должен быть обеспечен необходимый свободный напор, а в нижней точке напор не должен превышать 60 м /1/.

Зонирование может быть осуществлено и в целях повышения экономичности сис­темы за счет снижения затрат электроэнергии насосами на подъем воды. Общая затрата энергии насосами на подачу воды в сеть может быть определена по формуле:

Э = Э_Т + Э_Т+ Э_у, (1.2)

где Э_г - энергия, затрачиваемая но подъем воды отдельным потребителям и создание необхо­димых напоров; Э_т - энергия, затрачиваемая на преодоление гидравлических сопротивле­ний; Э_у - затраты энергии на бесполезную работу при подъеме общего количества воды под избыточным напором по сравнению с полезным.

Снижение энергозатрат может быть достигнуто только за счет снижения Э_у, так

как две первые составляющие являются заданными и не мо­гут быть изменены. Снижение Э_у обеспечивают выделением в самостоятельные зоны снабжения отдельных групп потребителей, расположенных в начале сети, на низких или высоко расположенных от­метках. При этом следует учитывать, что зонирование сети связано с увеличением строительных затрат, поэтому оно будет целесообразно только в том случае, если ве­личина эксплуатационных за­трат будет невелика по сравнению с однозонным вариантом водоснабжения.

При зонировании систем водоснабжения всегда снижается суммарная мощность насосных станций, а, следовательно, эксплуатационные расходы. В ряде случаев зо­нирование оказывается целесообразным исключительно по экономическим соображе­ниям даже тогда, когда оно не вызвано необходимостью избежать недопустимые дав­ления в сети. Таким образом, использование зонирования для повышения экономично­сти системы имеет смысл только в том случае, когда вызываемое зонированием повы­шение строительной стоимости системы и стоимости содержания эксплуатационного персонала не превышает экономию, достигаемую благодаря снижению энергозатрат.

Основными факторами, влияющими на выбор схемы зонирования, являются:

- форма территории города;

- расположение водопотребителей, предъявляющих сходные требования к воде;

- величина и характер изменения геодезических отметок местности в пределах снабжаемой водой территории;

- расстояние от водоисточника до объекта водоснабжения.

Если вопрос о целесообразности зонирования объекта решен положительно, то необходимо правильно и экономически обоснованно произвести выбор схемы зониро­вания (последовательного или параллельного) и определить число зон. Экономически наивыгоднейшее число зон соответствует минимальным приведенным затратам на строительство и эксплуатацию системы. Оно определяется технико-экономическими расчетами при сравнении вариантов разделения систем на отдельные зоны с учетом со­блюдения допустимых давлений в сети.

Гидравлический расчет зонных схем производится так же, как и обычных водо­проводов, но с учетом их взаимосвязи и особенно влияния верхних зон на нижние зо­ны.

Особенности систем водоснабжения малых объектов

Для систем водоснабжения сельских населенных пунктов и локальных потреби­телей характерна большая неравномерность и сезонность потребления воды. Весенне-летний сезон отличается интенсивным водопотреблением, который может достигать 60% общего годового расхода воды /11/.

При использовании поверхностных вод целесообразно применять систему водо­снабжения, у которой водозабор и насосная станция I подъема являются общими и ра­ботают в течение года с переменной производительностью, а водоочистная станция, насосная станция II подъема и распределительная сеть работают равномерно.

Вследствие специфичности условий сельской местности водоочистные установки должны отвечать требованиям компактности, индустриализации строительства, про­стоты и надежности в эксплуатации.

Для малых объектов водоснабжения (животноводческих ферм, сельских населен­ных мест и др.) можно применять еще более простую схему водоснабжения: воду из скважин подают в башню, а из нее в сеть. В этом случае отсутствуют не только очист­ные сооружения, но и подземные резервуары и насосные станции II подъема.

В малых населенных пунктах, застраиваемых многоэтажными современными до­мами повышенной комфортности, водонапорные башни получаются очень высокими и дорогостоящими. В этих условиях целесообразно применять безбашенные системы во­доснабжения, когда вода подается насосами непосредственно в распределительную сеть.

При условии надежного электроснабжения применяют автоматизированные на­сосные установки с гидроаккумулятором - воздушным котлом, которые исключают во­донапорные башни. При использовании подземных вод с повышенной минерализацией или повышенным содержанием фтора, железа, марганца схема значительно усложняет­ся за счет установок кондиционирования воды, резервуаров для хранения чистой воды и насосной станции второго подъема. В этом случае в резервуарах помимо регулирую­щего запаса воды предусматривается противопожарный запас и объем воды на собст­венные нужды водоочистной установки.