9225

ВВЕДЕНИЕ

Создание экономичных и надежных в эксплуатации инженерных сооружений на основе достижений современной науки и техники - одна из главных задач инженеров - строителей. В связи с этим при подготовке молодых специалистов наряду с изучением теоретических вопросов особое внимание необходимо уделять приобретению ими практических навыков, и области проектированияответственныхсооружений.

В условиях современного строительства и реконструкции систем водоснабжения особую актуальность приобретают вопросы их гидравлического расчета и использования последних достижений науки и практики в этой области. Вот почему авторы попытались дать сведения о практическом применении их в проектировании и эксплуатации систем водоподготовки. Данная работа составлена, в основном, на разработках и рекомендациях научноис- следовательских и проектных организаций, приведенных в краткой форме в СНиП2.04.02-84* «Водоснабжениеинаружныесетиисооружения».

Изложен Современный методический материал и представлена методика расчета резервуаров, их устройство и правила технической эксплуатации. Для наиболее часто встречающихся в практике проектирования прямоугольных резервуаров приведен пример расчета и рекомендуемые компоновочные схемы.

Настоящие указания не исключают необходимости пользования нормативнойисправочнойлитературой,атакжетиповымипроектами.

1.КЛАССИФИКАЦИЯРЕЗЕРВУАРОВВОДЫ

Вкомплекс сооружений водоснабжения входят регулирующие и запасные емкости - резервуары различных типов для хранения и аккумулирования воды.

Резервуары подразделяются по назначению, вертикальной привязке, принципуработы,конструктивнымособенностямиформе.

По назначению емкостные сооружения делятся на резервуары для хранения регулирующих, противопожарных, технологических и аварийных запасовводы, а такжеихсочетаний.

По вертикальной привязке резервуары проектируют подземными, полузаглубленнымииназемными.

В зависимости от высотного расположения - напорными (активными) и безнапорными (пассивными), т.е. такими, из которых вода может поступать в системулишьпутемперекачкиеенасосами.

Резервуары могут выполняться из сборного, монолитного и сборномо- нолитного железобетона. При строительстве резервуаров применяется как обычный,такипредварительнонапряженныйжелезобетон.

Форма резервуаров и габаритные размеры определяются технологическими и технико-экономическими расчетами. Железобетонные резервуары проектируютвосновномцилиндрическойилипрямоугольнойвпланеформы.

2.НАЗНАЧЕНИЕИОБЛАСТЬПРИМЕНЕНИЯРЕЗЕРВУАРОВ

Режим работы системы водоснабжения в целом и отдельных еѐ элементовисооруженийзависитотрежимаводопотребления.

Важную роль при проектировании станций водоподготовки играют резервуары чистой воды (РЧВ), предназначенные для увязки работы станции водоподготовки и насосной станции 2-го подъема, а также хранения объемов воды различного назначения. Кроме этого в условиях возрастающего экологического прессинга высока вероятность временного техногенного загрязнения водного источника. При достаточной емкости РЧВ на время пробега «пятна загрязнений» забор воды из реки может быть временно прекращен, при этом потребители обеспечиваются водой путем сработки резервуаров. Резервуары позволяют увеличить надежность, бесперебойность и безопасностьводоснабжениянаселенияпитьевойводой.

В связи с тем, что при очистке воды используются сложные физикохимические процессы, а также из экономических соображений режим работы очистных сооружений и еѐ элементов, расположенных в технологической цепочке водоснабжения объекта до них, принимают равномерным в течение суток. Расчетным для них является среднечасовой расход воды в сутки максимального водопотребления с учетом расходов воды на собственные нужды. Исключение составляют станции производительностью до 5000 м /сут, для которыхдопускаетсяпредусматриватьработувтечениечастисуток[1].

Запасные, и регулирующие емкости должны обеспечивать оптимальный технологический режим сооружений по обработке и подаче воды от источникаводоснабжениядоводоводов,покоторымводаподаетсяпотребителю.

Таким образом, режим работы РЧВ является производным от режима работы очистных сооружений и насосной станции второго подъема, который,всвоюочередь,стремятсяприблизитькрежимуводопотребления.

3. КОНСТРУКЦИИРЕЗЕРВУАРОВПИТЬЕВОЙВОДЫ,ИХ УСТРОЙСТВО

Наибольшее применение в отечественной практике проектирования получили железобетонные сооружения систем водоснабжения для хранения чистойводыипротивопожарноговодоснабжения.

В процессе проектирования таких сооружений особое внимание уделяется выбору конструктивных форм, геометрических параметров, основных строительных материалов, технологии изготовления и возведения конструкций.

Дальнейшее увеличение объемов строительства специальных инженерных сооружений ставит перед проектировщиками новые задачи, которые должны решаться с использованием достижений научно - технического прогресса. Так, в настоящее время в качестве материалов для возведения емкостных сооружений начали применять армоцемент и сталефибробетон. Опалубка дляизготовлениярезервуаров из армоцементане требуется.Изготовлениета-

ких сооружений осуществляется сваркой арматурного каркаса заданной формы, натяжением на него тканевых сеток и нанесением мелкозернистого бетона. По сравнению с железобетонными армоцементные резервуары значительно легчеи на ихвозведение требуется в 5 - 6 раз меньшебетона.

Впервые при строительстве емкостных сооружений сталефибробетон был применен в Санкт - Петербурге при изготовлении монолитного днища резервуара для хранения технической воды. Использование сталефибробетона в днищах резервуаров позволяет более чем на 30% снизить трудозатраты настроительствоисократитьсрокивозведениясооружений.

Для повышения водонепроницаемости резервуаров применяется предварительное напряжение несущих конструкций и напрягающий цемент. Использование для заделки стыков напрягающего цемента позволяет полностью отказаться oт навивки высокопрочной арматуры на круглые полносборные сооружения диаметром до 30 м. Стыки стеновых панелей, панелей с плитами днища и плит днищамежду собойв этомслучаевыполняютсясоединениемарматурыспомощьюпетлевыхвыпусков,целикомисключающихсварку.

В практике строительства большая часть инженерных сооружений выполняется с использованием типовых железобетонных конструкций и изделий массовогозаводскогоизготовления.

Типизация сооружений водопровода и канализации была начата раньше других инженерных сооружений, так как емкостные сооружения хорошо поддаются унификации. Типовые железобетонные резервуары для воды ем-

костьюот50 до 1250 м3 были разработаны еще в 1931 году.

В 1968 году институтом «Союзводоканалпроект» с участием ЦНИИпромзданий и НИИЖБ разработана серия 3.900-2 «Унифицированные сборные железобетонные конструкции водопроводных и канализационных емкостных сооружений», а в 1978 году - серия рабочих чертежей 3.900-3, в которой учтен опыт применения унифицированных конструктивных решений в практике проектирования и строительства типовых сооружений. Осуществленная унификация и типизация резервуаров значительно повысила эффективность их проектированияивозведения.

Унификация основных параметров габаритных схем позволила создать ограниченную номенклатуру сборных конструкций емкостных сооружений. Размеры прямоугольных и круглых в плане резервуаров приняты кратными 3 м, а по высоте - 0,6 м. При длине стороны и диаметре сооружений менее 9 м допускается принимать данные размеры кратными 1м. для круглых и 1,5 м - дляпрямоугольныхрезервуаров.

В резервуарах сборного варианта применяют сборные железобетонные стеновые панели номинальной шириной 3 м, толщина их зависит от высоты резервуараисоставляет160-220 мм.

Стеновые панели и фундаменты под колонны типовых резервуаров принимаются по номенклатуре унифицированных сборных железобетонных из- делийводопроводно-канализационныхсооружений.

Объемы цилиндрических резервуаров для хранения воды также унифицированы.

В резервуар с целью его осмотра и ремонта можно попасть через люки, находящиеся в перекрытии. Монтаж их выполняется из железобетонных стеновыхколециплитперекрытиядляколодцев.

При проектировании железобетонных резервуаров, используемых для хранения питьевой воды, необходимо предусматривать следующие мероприятия:

-вентиляциюрезервуаровчерезспециальныефильтры;

-гидроизоляциюпокрытий,стениднищарезервуаров;

-обработку всех внутренних поверхностей сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций до получения гладкой поверхности без раковин и пор. Для сборных элементов эта обработка должна осуществлятьсявзаводскихусловиях;

-омоноличивание всех стыков сборных конструкций бетоном на расширяющемся цементе для повышения водонепроницаемости и герметичности резервуаров.

4.РАСЧЕТИПРОЕКТИРОВАНИЕРЕЗЕРВУАРОВЧИСТОЙВОДЫ

4.1. Определение требуемого объема резервуаров для питьевой воды, их подбор

Полный объем резервуаров чистой воды, расположенных на территории

водоочистной станции, Wрчв, м3, должен включать кроме регулирующего объема Wp также запас воды на тушение пожаров Wп и запас воды на собственныенуждыочистныхсооруженийWф, т.е.

Wрчв= Wp +Wп +Wф

Регулирующий объем резервуаров питьевой воды определяют по совмещенным графикам работы станции водоподготовки и насосной станции 2-го подъема. Этот объем необходим для согласования (увязки) работающей в равномерном режиме очистной станции с работой в неравномерном режиме НС-2.

Определение величины Wp может быть выполнено в табличной форме илирасчетомбалансовпоступленияи отбораводыизРЧВ.

При совпадении графиков работы водоочистной станции и НС-2 регулирующий объем, м3, определяется на 0,5-1-часовую работу насосной станции

Wp=(0,5-1)хQн

гдеQн - подачанасосов 2-гоподъема, м3/ч.

Если полные данные о режимах водопотребления и работе насосной

станции второго подъема отсутствуют, регулирующий объем Wp, м3, в резервуарахчистойводыможет бытьопределенпоформуле:

WP = Q сут max[1- Кн+ (КЧ-1) (Кн/Кч) Кч/(Кч-1)],

гдеQ сут max - расходводы в сутки максимального водопотребления,м3/сут; Кн - отношение максимальной часовой подачи воды в регулирующую емкость при станциях водоподготовки к среднему часовому расходу в сутки

максимальноговодопотребления; КЧ - коэффицист часовой неравномерности отбора воды их регулирую-

щей емкости, определяемый как отношение максимального часового отбора ксреднемучасовомурасходувсуткимаксимальноюводопотребления.

Противопожарный объем определяют исходя из необходимости тушения расчетных пожаров в течение трех часов максимального водопотребления.

Непосредственно величину неприкосновенного противопожарного запаса без учета его пополнения во время пожаротушения определяют по зависимости

Wпож=3,6 х gпож х n х T

где gпож - расход воды на наружное пожаротушение в населенном пункте на одинпожар,л/с;

n - расчетноеколичествоодновременныхпожаров; Т- продолжительностьтушенияпожара,ч

При определении пожарного объема воды в резервуарах допускается учитывать пополнение его во время тушения пожара, если подача воды в них осуществляетсясистемамиводоснабженияI иII категории.

В этом случае расчетный противопожарный объем воды в РЧВ, м3, с

учетомравномерногопоступленияводыоточистныхсооруженийсоставит: Wn=Wпож+Wmaх-Wос

где Wmax- объем воды, потребляемой из сети за три смежных часа наибольшего водопотребления на хозяйственно-питьевые и производственные нуж-

ды, м3, при этом расходы воды на прием душа, мытьѐ полов, мойку технологического оборудования и поливку территории в пределах промышленныхпредприятийнеучитываются;

Woc- объем воды, поступившей в резервуары с очистных сооружений за трехчасовойпериодтушенияпожаров,м3.

Запас воды на собственные нужды очистных сооружений Wф определяют в зависимости от технологии обработки воды, типа применяемых сооружений и др. При использовании на очистных сооружениях скорых фильтров запас воды в резервуарах должен приниматься на две промывки при промывке одного фильтра или на три промывки при одновременной промывке двух фильтров. Величину Wф определяют с учетом типа и площади фильтров, а такжеинтенсивностиипродолжительностиихпромывки.

При подаче воды на промывку фильтров из башни объем воды на собственныенуждыв РЧВпредусматриватьнеследует.

Непосредственная подача воды на промывку контактных осветлителей изРЧВ недопускается.

Общееколичестворезервуаровчистой водыдолжнобытьнеменеедвух. При отключении одного резервуара в остальных должно храниться не

менее50% требуемогопожарногозапасаводы.

В емкостях для питьевой воды должен быть обеспечен обмен воды в срок не более 48 ч. В начальный период эксплуатации (до достижения проектного развития системы), а также при аварийных ситуациях, этот срок может быть увеличен по согласованию с местными органами Госсанэпиднадзора.

Выбор марки резервуаров и их типоразмеры принимаются в соответствии срасчетнымсуммарнымобъемом водыпополезнойемкостиРЧВ.

Размеры, соответствующие расчетной емкости резервуаров, принимаютсяиз типовыхпроектов.

Маркировка и основные параметры прямоугольных железобетонных резервуаров приведены в прил.1, рекомендуемые компоновочные схемы - в прил.2настоящихуказаний.

4.2. Оборудованиерезервуаров Резервуарычистойводыоборудуются:

-подводящим(подающим)трубопроводом;

-отводящимтрубопроводом;

-переливнымустройством;

-спускным(грязевым)трубопроводом;

-вентиляционнымустройствомссистемойочисткивоздуха;

-промывочнойсистемой(переноснойилистационарной);

-устройствами для автоматического измерения и сигнализации уровня водыврезервуаре;

-люками-лазами;

-ходовымискобамиилилестницами-стремянками.

Подводящий трубопровод при диаметре 100-400 мм вводится в резервуар через стену и представляет собой вертикальную трубу с водосливной воронкой диаметром равным 1,5-2 диаметрам трубы. При диаметре 500-1400 мм подводящий трубопровод вводится в резервуар через днище в вертикаль- нуюприемнуюкамеру-успокоительпрямоугольногосечения.

В резервуарах питьевой воды для обеспечения постоянного режима работы фильтров, а также для сохранения запаса воды в резервуаре при аварии на линии подачи, верх воронки-диффузора или кромка приемной камеры расположенына20 смнижемаксимальногоуровняводы.

Отводящий трубопровод вмонтирован непосредственно в днище резервуара и представляет собой сварную конструкцию из стальной трубы с наклонным входным участком и косыми срезами деталей. Вход в отводящий трубопровод приподнят над днищем, оборудован сороудерживающей решеткой из стальных прутьев. Площадь входного эллипса в 1,5 раза больше площади поперечного сечения грубы. Все это обеспечивает оптимальные гидравлические условия отведения воды, исключает подсос воздуха и предохра-