1. Инженерные сети

1. Системы и схемы водоснабжения.

Нормы водопотребления

1.1.1. Системы водоснабжения и их классификация

Системой водоснабжения называют комплекс инженерных сооружений, обеспечивающих подачу воды от водозабора к потребителям. Этот комплекс включает водозаборные сооружения, сооружения для очистки и улучшения качества воды, насосные станции, регулирующие и запасные емкости, водоводы и водопроводные сети.

В зависимости от назначения, местных условий и требований к качеству воды некоторые из перечисленных сооружений в системе водоснабжения могут отсутствовать. Например, если вода пригодна для использования в производственных целях, то исключаются сооружения для ее очистки и улучшения и т.д.

Функциональное назначение системы водоснабжения заключается в бесперебойном обеспечении потребителей водой высокого качества в соответствии с ГОСТ 2872-73 «Вода питьевая» в заданном количестве, требуемого напора при минимальных затратах на строительство и эксплуатацию.

Системы водоснабжения классифицируются по следующим параметрам.

1. Степень надежности обеспечения водой: I категории, II категории, III категории.

2. Вид водопотребления: объединенные, раздельные, полураздельные.

3. Территориальный признак: групповые, локальные.

4. Назначение: хозяйственно-питьевые, производственные, коммунальные, полевые, пастбищные, противопожарные.

5. Способ подачи воды: самотечные, с механической подачей воды.

6. Использование природных источников: подземные, речные, озерные, морские.

7. Способ использования воды: прямоточные, оборотные, с повторным использованием воды.

8. Степень охвата водопотребителей: централизованные, децентрализованные, смешанные.

9. Способ регулирования расходов воды: башенные (с напорными резервуарами), безбашенные (с пневматическими установками).

По надежности обеспечения водой системы водоснабжения подразделяются на три категории. К первой относятся системы водоснабжения производственных предприятий, не допускающие перерыва в подаче воды, и крупных населенных пунктов, где проживают более 50 тыс. человек. Во вторую категорию включают системы водоснабжения предприятий и населенных пунктов с числом жителей менее 50 тыс. человек, а также групповые сельскохозяйственные водопроводы, у которых может быть перерыв в подаче воды 5 ч и снижение подачи на 30% в течение месяца. К третьей категории надежности относятся системы водоснабжения поселков с числом жителей до 500 человек, где допускаются перерывы в подаче воды до одних суток и снижение подачи воды на 30% продолжительностью до одного месяца.

Централизованное водоснабжение охватывает весь населенный пункт. В зависимости от расположения источников водоснабжения, а также их количественных и качественных характеристик, системы центрального водоснабжения классифицируются по виду водопотребления. Различают объединенные, раздельные и полураздельные системы водоснабжения.

Объединенные системы - это системы, в которых источник водоснабжения, сети и все сооружения водопровода являются общими и обслуживают жилую и хозяйственно-производственную зоны. Объединенные системы водоснабжения применяют в тех случаях, когда для жилой и производственной зон подается вода питьевого качества из источников, не требующих ее очистки, например из артезианских скважин, или когда для хозяйственно-производственной зоны требуется вода питьевого качества (рис.1 а).

Раздельные системы - это системы, при которых из одного источника забор воды для жилой и хозяйственно-производственной зон осуществляется в разных пунктах: в одном - для жилой, а в другом - для производственной, или из разных источников для каждой зоны. В этой системе все сооружения и сети раздельные.

Полураздельные системы - это системы, когда из общего источника водоснабжения вода на хозяйственно-питьевые нужды жилой и производственной зон проходит через очистные сооружения, а на животноводческие фермы и технологические процессы производства - непосредственно из того же источника, минуя очистные сооружения (рис.1 б). В полураздельных системах имеются общие источники - водозаборные сооружения и водоводы, и раздельные - очистные сооружения, магистрали, резервуары и сети. Такое разделение позволяет организовать очистку воды только в небольших объемах, определенных хозяйственно-питьевыми нуждами. В рассмотренных системах противопожарное водоснабжение осуществляется путем устройства противопожарного водопровода, объединенного с хозяйственно-питьевым или производственным водопроводом.

Раздельные системы целесообразно устраивать в тех случаях, когда для хозяйственно-производственной зоны требуется значительное количество неочищенной воды, пригодной для технических целей и животноводческих ферм, и когда они расположены непосредственно у реки или других водоемов. Целесообразно также устраивать раздельные системы при ограниченном количестве подземных вод, достаточном только для хозяйственно-питьевого водопровода при удаленности производственной зоны от селитебной территории поселка (рис.1 в).

Системы водоснабжения по территориальному признаку разделяют на групповые и локальные.

Групповое водоснабжение является одним из видов централизованного водоснабжения. Групповые системы водоснабжения сооружаются для централизованного водоснабжения группы сельскохозяйственных производств и сельских населенных пунктов в местах с большой плотностью населения, а также в маловодных районах и при определенных неблагоприятных природно-климатических условиях. Специфической особенностью групповых систем водоснабжения является развитая сеть длинных водоводов, предназначенных для подачи воды к отдельным многочисленным населенным пунктам (рис. 2) Групповые системы водоснабжения нашли широкое применение в П оволжье, на Северном Кавказе.

Рис. 1. Схема водопровода по виду водопотребления:

а – объединенного; б – полуразделенного; в – раздельного.

Локальные системы водоснабжения предназначены для обеспечения водой отдельных населенных пунктов или отдельных производственных зон.

В соответствии с видом водоснабжения по назначению выделяют системы водоснабжения: хозяйственные, производственные, коммунальные, пастбищные, полевые, противопожарные, объединенные и т.д.

Вода в населенных пунктах и на промышленных предприятиях расходуется на хозяйственно-питьевые нужды, на производственные нужды, на тушение пожаров, на поливку улиц, зеленых насаждений, площадей.

Рис. 2. Схемы группового водопровода:

1 – очистные сооружения; 2 – водонапорные башни населенных пунктов.

В тех случаях, когда источник водоснабжения расположен выше города или населенного пункта и вода может подаваться на очистные сооружения или непосредственно в водопроводную сеть поселка (при высоком ее качестве) самотеком, систему водоснабжения называют самотечной (рис. 3). В противном случае, когда вода на очистные сооружения или в водопроводную сеть подается насосами, системы водоснабжения называют с механической подачей воды.

Рис. 3. Схемы самотечного водопровода

Источниками водоснабжения сельских населенных мест могут быть подземная вода, ключи, подрусловые воды, поверхностные водоемы: реки, озера, пруды, каналы, водохранилища на реках и т.д. Поэтому системы водоснабжения по виду использования природных источников подразделяют на подземные, речные, озерные и прудовые.

По способам использования воды системы водоснабжения классифицируют на прямоточные, с повторным использованием воды и оборотные.

В прямоточных системах вода используется на производственные цели один раз и после этого сбрасывается в водоемы. В системах с повторным использованием вода используется в производственных целях несколько раз, а затем сбрасывается в водоем. В системах с оборотным водоснабжением вода используется многократно, а потери ее восполняются из источника водоснабжения.

По степени охвата водой всех потребителей системы водоснабжения могут быть централизованными (в том числе групповыми), децентрализованными (местными) и смешанными.

При централизованном водоснабжении водой обеспечивается весь поселок или его центральная часть из одного источника водоснабжения. Групповое водоснабжение является одним из видов централизованного. Групповые системы водоснабжения сооружают для централизованного водоснабжения групп сельскохозяйственных производственных объектов и многочисленных поселков.

При децентрализованной (местной) системе водоснабжения снабжение водой осуществляется из отдельных источников обособленно для каждой группы зданий и объектов. При смешанной системе водоснабжения центральная часть поселка обеспечивается водой централизованно, а окраины - из местных отдельных источников.

Системы водоснабжения также классифицируют по способам регулирования расходов воды на башенные (или с напорными резервуарами) и безбашенные (с пневматическими установками).

Широкое распространение при водоснабжении сельских населенных пунктов получили автоматические установки с водонапорной башней (рис. 4). Водонапорные башни могут быть расположены как в начале, так и в конце сети, а также в различных промежуточных точках в зависимости от рельефа местности и конфигурации сети.

В водопроводах с контррезервуаром в часы максимального водопотребления вода поступает в сеть с двух противоположных сторон, что обеспечивает постоянный напор у потребителей. Преимуществами этих установок являются относительно постоянный напор в системе водоснабжения, высокий КПД и хорошее использование вместимости бака, что позволяет помимо регулируемого запаса иметь в нем резерв воды для противопожарных целей и других нужд.

К недостаткам установок с водонапорным баком или башней относятся: относительно большая первоначальная стоимость установки, возможность заражения воды из-за ее застоя или попадания в бак грязи, пыли, микробов и т.д., необходимость периодической чистки бака.

Наряду с напорно-регулирующими баками в системах водоснабжения применяют герметически закрытые стальные баки. Эти установки более совершенны, они удобнее в эксплуатации и надежны в санитарно-гигиеническом отношении. Их можно размещать в любом месте, удобном для монтажа и обслуживания: в подвалах или технических этажах зданий, заглубленных, утепленных и вентилируемых камерах, устраиваемых в верхней части колодцев или непосредственно в шахтах колодцев.

Рис. 4. Водонапорные башни высотой от 6 до 15 м

Напор в системе водоснабжения создается при давлении сжатым воздухом на поверхность воды в баке. На рис. 5 показана принципиальная схема автоматического пневматического напорно-регулирующего бака. При подаче воды в бак давление в нем повышается. Когда вода достигнет уровня Р₂, на который отрегулировано реле давления, электрическая цепь, по которой происходит питание электродвигателя, размыкается и насос останавливается, прекращая подачу воды. В это же время обратный клапан закрывается и вода под действием сжатого воздуха подается потребителям. По мере расхода воды из бака давление в нем падает. Когда вода достигнет уровня Р₁, на который отрегулировано реле давления, последнее замыкает электрическую цепь и насос вновь включается в работу.

Рис. 5. Схема автоматического пневматического напорно-регулирующего бака:

1 – электродвигатель; 2 – погружной насос; 3 – напорный трубопровод; 4 – обратный клапан; 5 – комбинированный регулятор воздуха; 6 – регулируемый объем воды в баке; 7 – пневматический бак; 8 – реле давления; 9 – электрическая цепь; 10 – шкаф управления; 11 – водоразборная труба.