книги из ГПНТБ / Максимов С.Н. Инженерные сооружения (с основами строительного дела) учеб. пособие

ны по охране природы, принятые Верховным Советом СССР, стро­ го регламентируют ответственность за соблюдение требовании очистки сточных вод и сохранение природных источников водо­ снабжения в хорошем состоянии. Поэтому во всех современных проектах развития городов и промышленных комплексов пре­ дусматриваются специальные системы сооружений по очистке и обезвреживанию сточных вод, охранные зоны вокруг источников

водоснабжения и т. п.

В качестве источников водоснабжения используются поверх­

предприятий, относятся речные воды, забираемые из рек и водо­ хранилищ, воды естественных озер и т. п. По своей жесткости и прозрачности эти воды обычно достаточно удовлетворительны, хотя во многих случаях требуют механической очистки от взвешенных наносов. Однако по бактериологическим требованиям они, как правило, требуют специального обезвреживания. По количеству воды источники поверхностных вод во многих случаях позволяют покрыть всю потребность, хотя для крупных городов и промыш­ ленных районов для этого создаются специальные системы водо­ хранилищ и строятся достаточно протяженные каналы и водово­ ды. Примером таких сложных систем водоснабжения могут слу­ жить комплексы сооружений по обеспечению водой г. Москвы, района Донбасса и многие другие.

Подземные воды как свободных, так и напорных (артезиан­ ских) водоносных горизонтов являются прекрасным источником для водоснабжения, широко используемым в практике. Однако относительно малая мощность многих горизонтов, высокая жест­ кость и вообще минерализация подземных вод часто не позволяют строить всю систему водоснабжения только на подземных водах. Подземные воды глубоких артезианских горизонтов, перекрытых водонепроницаемыми породами, являются обычно бактериологиче­ ски чистыми, тогда как воды свободных и неглубоко залегающих горизонтов могут быть недостаточно чистыми в санитарном отно­ шении.

В связи с тем что в настоящее время стремятся организовы­ вать централизованные системы водоснабжения, обеспечивающие города и промышленные районы, в качестве источников водоснаб­ жения используют как поверхностные, так и подземные воды. Воды естественных источников водоснабжения редко полностью удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым к ним по их качеству, поэтому во всех современных системах водоснабжения всегда имеются комплексы очистных сооружений.

Выбор источника (или источников) водоснабжения — одна из важнейших задач проектирования водоснабжения городов и про­

150

мышленных предприятий. Производится он после сравнения ряда вариантов и определения наиболее целесообразного по совокуп­ ности экономических и технических признаков. При этом выборе учитываются прежде всего такие требования, как качество воды, достаточная мощность источника, дальность от объекта потребле­ ния, степень трудности получения и транспорта воды, а также ряд других факторов.

зование воды, взятой из источника, путем возврата ее после уча­ стия в том или ином технологическом процессе на повторную очи­ стку и новое распределение (рис. 85). Эта система применяется только при водоснабжении промышленных предприятий, на ко­ торых вода служит для охлаждения машин, процессов производ­ ства и т. п. Обычное же водоснабжение городов и населенных пунктов с их производственными предприятиями строится преиму­ щественно по прямоточной системе.

Удаление всех видов загрязнений в современных благоустро­ енных населенных пунктах осуществляется путем сплава их через с и с т е м ы к а н а л и з а ц и о н н ы х с о о р у ж е н и й . Такой ме­ тод более экономичен и гигиеничен, чем вывоз нечистот, и находит повсеместное применение. Существуют две основные системы ка­ нализации: о б щ е с п л а в н а я и р а з д е л ь н а я . Первая пред­

151

ставляет собой единую систему труб, каналов и очистных соору­ жений, где все виды сточных вод отводятся с территории насе­ ленных пунктов, очищаются от нечистот и отходов производства и в достаточно очищенном состоянии сбрасываются в водоприем­ ник. При второй системе отвод загрязненнных вод и их очистка производятся раздельно: промышленные и бытовые загрязнен­ ные воды собираются и отводятся своей системой сооружения, а атмосферные и условно чистые промышленные стоки почти без очистки отводятся системой ливневой канализации (или системой водостоков).

Наиболее совершенной с точки зрения более полного эффек­ та очистки, но более дорогой, является общесплавная система ка­ нализации.

Инженерные сооружения по захвату вод, очистке их, транс­ портированию и отводу делятся на сооружения внутренних и внешних сетей. Последние являются более тяжелыми, выбор типа их в значительной степени зависит от особенностей инженерно­ геологической обстановки и гидрогеологических условий, поэтому в настоящем пособии мы ограничиваемся кратким рассмотрением только этих сооружений.

Водопроводы

Водопровод, питающий водой населенный пункт с его жилым фондом и промышленными предприятиями, включает в себя сле­ дующие сооружения (рис. 86): водоприемник с водоприемным ко­

Рис. 86. Общая схема водоснабжения:

лодцем, насосную станцию первого подъема, очистные устройства (отстойники и фильтры), резервуар чистой воды, насосную стан­

цию второго подъема, напорную башню и сеть магистральных и разводящих трубопроводов.

В зависимости от характера источника водоснабжения и ин­ женерно-геологических условий участка расположения водозабора

152

тип и конструкция этого сооружения могут быть существенно раз­ личными. Так, при использовании поверхностных вод реки или другого водоема это может быть береговой водозабор (рис. 87) с водоприемным колодцем и насосной станцией на берегу (или в массиве берега).

При базировании водоснабжения на грунтовых или подземных водах это могут быть каптажные (рис. 88) или шахтные колодцы, горизонтальные водосборные галереи и т. п. Отсюда насосная станция первого подъема подает воду на очистные сооружения, где она освобождается от всех механических примесей и проходит обезвреживание (обычно хлорирование, а иногда облучение ульт­ рафиолетовыми лучами). Очищенная вода собирается в специаль­ ные резервуары, откуда насосной станцией второго подъема по­

Насосные станции водопроводов — это относительно тяжелые сооружения с установленными в них насосно-моторными агрегата­ ми, для нормальной работы которых, учитывая создаваемую ими вибрационную нагрузку, необходимо устройство тяжелых и часто сложных массивных фундаментов.

Водонапорные башни (высотой 25—30 м и более) представ­ ляют собой сооружения, которые кроме обычного сжимающего давления создают на грунты основания опрокидывающий момент (при ветровой нагрузке), что вызывает перераспределение напря­ жения в основании. В связи с этим для надежного опирания ба­ шен приходится предусматривать специальные формы фундамента (сваи с уширенной пятой, анкерные устройства и т. п.) или более глубокое его заложение.

Магистральные водоводы должны закладываться на глубину, превышающую глубину промерзания грунтов. В условиях совре­ менных благоустроенных населенных пунктов их обычно разме­ щают в специальных подземных коммунальных тоннелях — кол­ лекторах, вместе с сетями теплофикации и средств связи. Эти коллекторы всегда располагают на глубинах, обеспечивающих незамерзание всех помещенных в ней сетей.

Магистральные трубопроводы подводят воду к разводящей сети и к потребителям с постоянным напором, поддерживаемым водонапорной башней. Однако этого напора может быть недоста­ точно для обеспечения подачи воды в верхние этажи многоэтаж­ ных зданий. В связи с этим в подобных зданиях устанавливают дополнительные насосы, поддерживающие во внутреннем водопро­ воде необходимый напор.

Для водопроводов применяют обычно стальные, асбоцемент­ ные и пластмассовые трубы, работающие полным сечением и под напором (рабочее давление 4—5 атм).

Очистные сооружения водопроводов входят в каждую систему водоснабжения и должны обеспечивать получение воды надлежа­

1 5 3

щего качества. Для этого должно производиться ее осветление (уменьшение мутности) и обезвреживание. В ряде случаев, кроме того, производят умягчение, обезжелезивание, опреснение и т. п.

Осветление производится путем отстаивания вод в специаль­ ных отстойниках и последую­ щего пропускания через фильт­ ры. Отстойники улавливают крупные взвешенные частицы, а фильтры очищают воду от более мелких частиц и неко­ торых бактерий.

Отстойники представляют собой бассейны, где вода дви­ жется с малой скоростью, при которой происходит выпадение взвешенных частиц.

154

I

После прохода воды фильтровых установок производится обеззараживание ее.

При водоснабжении промышленных предприятий значитель­ ное количество воды расходуется на охлаждение агрегатов (на­ пример, на тепловых электростанциях). При этом вода не загряз­ няется, а только нагревается. Для повторного использования ее нужно охладить. Это осуществляется с помощью оборотной сис­ темы использования воды, при которой вода, нагретая при про­ хождении через промышленные агрегаты, пропускается через спе­ циальные устройства. В качестве последних применяют брызгальные бассейны, градирни и другие устройства, в которых нагретая вода разбрызгивается и, соприкасаясь с воздухом, охлаждается. При этом часть воды теряется на испарение, поэтому при оборот­ ных системах постоянно приходится подавать некоторое количе­ ство свежей воды.

155

Канализация

Канализация включает в себя систему сооружений для водо­ отвода как всех загрязненных вод от жилого фонда и предприя­ тий, так и атмосферных вод (дождевых, от снеготаяния и ливней) и вод, поступающих в водостоки от полива улиц, и т. и. В ее

Рис. 90. Система канализационных сооружений:

состав (рис. 90) входят уличная канализационная сеть, насосные станции, очистные устройства и водовыпуски.

Движение сточной жидкости в канализационной сети должно быть безнапорным, поэтому все системы канализационных труб и каналов устраивают с уклонами, обеспечивающими беспрепятст­

156

Г л а в а V

СООРУЖЕНИЯ ВОДНЫХ ПУТЕЙ И ПОРТОВ

Первые из них связывают нашу страну с другими странами, и этот вид связи обеспечивается преимущественно м о р с к и м и водными путями, тогда как внутренними водными путями являются преиму­ щественно реки, водохранилища, озера и частично моря.

Моря, озера и реки, используемые для судоходства без возве­

ми. Каналы, водохранилища и реки, режим которых изменен воз­

п о р т — сложный комплекс сооружений и устройств, обеспечиваю­ щий спокойную стоянку судов и позволяющий выполнять пере­ грузочные операции (с судна на берег и обратно). Обычно в пор­ ту располагаются устройства для ремонта судов и для укрытия их во время шторма и в период между навигациями.

Для обеспечения движения по рекам часто требуется прове­ дение работ по поддержанию глубин, необходимых для судоходст­ ва. Для глубоководных рек с небольшими в течение года измене­ ниями режима (Нева, Свирь, Ангара в ее верхнем течении, т. е. рек, текущих из больших озер) это обычно минимальные работы по установке знаков судоходной «о б с т а н о в к и». Для рек с ме­ няющимся в течение года режимом и со значительным уменьше­ нием глубин в меженный (в том числе и летний) период для обес­ печения нормального прохождения судов требуется не только

По техническому состоянию и транспортному использованию реки можно объединить в следующие группы:

1) реки, пригодные для судоходства в обоих направлениях и

втечение всей навигации;

2)реки, пригодные для судоходства в обоих направлениях только часть навигации. На многих малых реках движение судов возможно только во время высокой воды; при наступлении меже­

158

ни транспортное использование таких рек ограничивается сплавом леса;

3)реки или участки рек, допускающие движение судов толь­ ко вниз по течению, ввиду больших скоростей на порогах;

4)реки, имеющие недоступные для судоходства пороги или водопады и разделенные ими на изолированные участки, что иск­ лючает возможность сквозного судоходства;

5)сплавные реки.

Даже на крупных реках встречаются препятствия для судо­ ходства: подводные предметы на фарватерах, пороги, мели, пе­ рекаты.

Первым шагом в освоении реки для судоходства является сос­ тавление лоцманских и судоходных карт, на которых отмечаются

обеспечения безопасности плавания и сигнализации о состоянии пути ( о б с т а н о в к а ) . Для этого проводят обозначение препят­ ствий, ограждение судового хода плавучими и береговыми обста­ новочными знаками, а также указателями глубин. Обстановка судового хода необходима как на реках, так и на всех естествен­ ных и искусственных водных путях со сколько-нибудь значитель­

159