Общие сведения о водоснабжении Системы и схемы водоснабжения

Водоснабжение является прикладной наукой, имеющей целью изучение и совершенствование способов подготовки и подачи воды в необходимых количествах и требуемого качества насе­лению, промышленным предприятиям, железнодорожному транс­порту, сельскому хозяйству и т. п. Водоснабжение как наука опирается на данные химии, математики, гидравлики, гидроло­гии, гидрогеологии и других наук. Водоснабжение представляет собой определенную систему.

Под системой вообще понимают множество элементов, нахо­дящихся в отношениях и связях друг с другом и образующих определенную целостность, единство. Под системой водоснаб­жения (или просто водоснабжением) подразумевают комплекс инженерных сооружений и установок (зданий, технологических ; сооружений, машин, трубопроводов с арматурой, КИП и др.) и решений по ним, взаимосвязанных и предназначенных для забо­ра воды, подъема и создания требуемого напора, очистки и подготовки, хранения и транспортировки к месту потреб ления.

Система водоснабжения в общем случае состоит из следующих основных элементов: водозаборных сооружений, насосных станций (первого, второго, третьего и т. д. подъема, станций подкачки и т. п.), водонапорных башен или гидропневматических устройств, резервуаров чистой воды, водоводов, магистральных и разводящих сетей, охлаждающих устройств (для промпредприятий) и некоторых других сооружений.

Системы водоснабжения классифицируются по следующим признакам:

1. По роду обслуживаемых объектов - водоснабжение населенных мест (городское, поселковое), производственное или про­мышленное водоснабжение, сельскохозяйственное, железнодорожное и т. д.

2. По назначению - хозяйственное, предназначенное для удовлетворения питьевых и хозяйственно-бытовых нужд насе­ ления; производственное - для снабжения водой промпредприятий; противопожарное - для тушения пожаров; объединенная си­стема служит для одновременного удовлетворения нескольких водопотребителей (например, хозяйственно-производственная, или производственно-противопожарная, или хозяйственно-произ­водственно-противопожарная) .

3. По взаимной связи отдельных систем водоснабжения - сов­мещенные, где все элементы служат для хозяйственного, произ­водственного и противопожарного водопровода (такие системы применяются в том случае, когда требования для воды хозяй­ственно-питьевого и производственного водопровода совпадают или расходы питьевой воды на производственные нужды незна­чительны); раздельные системы, где все элементы являются самостоятельными, составляющими как хозяйственно-питьевой, так и производственной систем; полураздельные системы имеют ряд общих элементов для городского и промышленного водоснабже­ния, например водоисточники и водозаборные сооружения и т. д.

4. По роду водоисточников - системы из поверхностных (ре­ки, озера, водохранилища) и подземных (трубчатые и шахтные колодцы, инфильтрационные водосборы, лучевые водозаборы) источников.

5. По числу обслуживаемых объектов - местные системы для отдельного объекта, групповые - для ряда объектов, располо­женных иногда в пределах большой территории.

6. По способу подачи воды - напорные, в которые вода по­дается к потребителям насосами, самотечные (в горных райо­нах).

7. По сроку службы - постоянные и временные.

8. По размещению водопроводных сооружений, устройств и трубопроводов относительно потребителей - наружные и внут­ренние водопроводы.

Кроме приведеного деления в противопожарном водопрово­де (самостоятельного или совмещенного) различаются системы низкого давления, у которых, например, необходимый для туше­ния пожаров напор создается передвижными средствами (мотопомпами, автонасосами); системы высокого давления, где, на­пример, во время пожара напор обеспечивается насосами, ста­ционарно установленными на насосной станции; системы постоянного высокого давления, у которых напор в сети; необходимый для тушения пожара, поддерживается постоянно.

Производственные системы подразделяются на прямоточные и оборотные. Оборотные системы служат в первую очередь для транспортирования воды, участвующей в охладительном цикле. В последнее время в связи с охраной водоемов все больше производственных систем включается в оборот с последовательным прохождением очистки циркулируемых вод.

Рис. 1. Схемы систем водоснабжения

а - схема водоснабжения из источника воды поверхностного; б - то же, из подземного; в - то же, двухзонного; г - то же, оборотного промышленного объекта; д - то же, двухконтурного водоснабжения; 1 - источник воды; 2 - водозаборное сооружение; 3 - насосная станция первого подъема; 4 - очистные сооружения; 5 - резервуары чистой воды; 6 - камера переключения; 7-насосная станция второго подъема; 8 - водоводы; 8' - подоводы второй зоны водоснабжения; 9, 9' - водонапорные башни; 10-магист­ральные и разводящие сети водопровода в городе; 11 - подача воды в город; 12 - то же, на промпредприятие; 13 - охлаждающие устройства (брызгальные бассейны, гра­дирни и др.); 14 - насосная станция оборотной системы водоснабжения; 15 - промпред­приятие; 16 - контур прямоточного водоснабжения; 17 - теплообменник; 18 - замкнутый контур водоснабжения; 19 - охлаждающее устройство; I - зона питания водой первая (нижняя); II - то же, вторая (верхняя)

Конкретные решения расположения всех сооружений и уст­ройств системы водоснабжения, увязанные с планом населенно­го пункта и промышленного объекта и местоположением основ­ных сооружений на рельефе местности, называются схемой си­стемы водоснабжения или схемой водоснабжения. В практике водоснабжения встречаются разнообразные схемы, начертание которых зависит от вида и мощности источника водоснабжения, от качества его воды, от планировки населенного места и релье­фа местности, рода и количества, водопотребителей (рис. 1). На рис. 1а показана схема городского (Водоснабжения с различными вариантами расположения отдельных сооружений. Так, очистные сооружения с резервуарами чистой воды и насос­ной станцией могут находиться непосредственно за станцией пер­вого подъема (сооружения 3-6 изображены на рисунке сплош­ной линией; второй вариант размещения этих сооружений пока­зан пунктирной линией: сооружения возведены перед распреде­лительной сетью). Кроме того, место расположения водонапор­ной башни также может меняться в зависимости от местных условий, например рельефа местности. В одном случае башня сооружена в начале сети (сплошная линия), в другом случае эта же башня находится за городом, за пределами городской водопроводной сети. Такое расположение башни характеризует схему с контррезервуаром. В ней имеет место особенность рас­пределения воды потребителям в часы максимального и мини­мального водопотребления. Эти схемы требуют специальных ме­тодов расчета кольцевых сетей.

На рис. 1б показана схема с подземными водоисточниками. Особенностью таких схем является наличие большого числа труб­чатых колодцев (скважин) или шахтных колодцев.

В ряде случаев оказывается технически и экономически це­лесообразным разделение централизованной системы водоснаб­жения на две или несколько «высотных» зон. Обычно зонные водопроводы устраивают в случае значительной разности геоде­зических отметок в пределах обслуживаемой водопроводом тер­ритории, при транспортировании воды на большие расстояния, а также иногда при наличии большой разницы в вели­чине требуемых отдельными потребителями свободных -на­поров.

На рис. 1в показана схема двухзонного параллельного во­доснабжения. В этом случае нижняя и верхняя зоны питаются самостоятельными водоводами. При последовательном питании вода подается как для нижней, так и для верхней зон в резер­вуар. Этот резервуар для нижней зоны служит напорным уст­ройством. Для питания верхней зоны строится насосная станция, которая будет забирать воду из резервуара и подавать ее в сеть верхней зоны. Напорно-регулирующим устройством для верхней зоны служит водонапорная башня.

На рис. 1г приведена полураздельная схема, снабжающая водой город и осуществляющая подпитку оборотной системы промышленного предприятия.

В тех случаях, когда к оборотной воде предъявляются высо­кие требования в отношении ее качества, применяются двухконтурные схемы, в которых циркулируемая вода не сопри­касается с атмосферой и охлаждается водой первого кон­тура (рис. 1д).

Приведенные схемы водоснабжения устанавливают принцип движения воды по сооружениям, а не расположение их на мест­ности.

Для подачи воды из наружной сети водопровода до мест водоразбора внутри зданий и сооружений используется внутрен­ний водопровод, который также может быть хозяйственно-питье­вым, техническим, противопожарным или объединенным. Устрой­ство внутренних хозяйственно-питьевых водопроводов обязатель­но во всех жилых и общественных зданиях, расположен­ных в районах с централизованной или местной канализа­цией.

Схемы водоснабжения выбирают исходя из типа наружного водопровода, назначения зданий и ряда других требований (тех­нологических, санитарно-гигиенических, противопожарных), а также технико-экономических расчетов.

В процессе разработки проекта системы водоснабжения рас­сматриваются варианты различных решений и сравниваются строительные стоимости и эксплуатационные затраты.