Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Водоснабжение. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

06.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

1 / 71 2 3 4 5 6 7 > Следующая >>>

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

В. А. Бешенцев, Н. С. Трофимова

ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Учебное пособие

Тюмень

ТИУ

2016

УДК 628.1(075.8) ББК 38.761.1я73 Б 57

доцент, кандидат геолого-минералогических наук Т. В.Семенова,

кандидат геолого-минералогических наук И. М. Данкова

Бешенцев В. А.

Б 57

Водоснабжение: учебное пособие / В. А.Бешенцев, Н. С.Трофимова. – Тюмень: ТИУ, 2016. – 70 с. ISBN 978-5-9961-1294-4

В настоящем учебном пособии изложены современные методы добывания, кондиционирования и транспортирования воды, предназначенной для целей хозяйственно-питьевого, производственно-технического водоснабжения крупных и малых населенных пунктов и предприятий, включая сельскохозяйственные объекты. Определенное внимание уделено экологическим проблемам и требованиям к системам водоснабжения, рациональному использованию воды, мероприятиям по охране водных источников.

Рекомендуется для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 21.05.02 «Прикладная геология», специализация «Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания», аспирантов, а также для специалистов, занимающихся водоснабжением.

Рецензенты:

ISBN 978-5-9961-1294-4

УДК 628.1(075.8)

ББК 38.761.1я73

бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тюменский индустриальный университет», 2016.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2. ВОДОПОТРЕБИТЕЛИ И ИСТОЧНИКИ

ИХ УДОВЛЕТВОРЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.1. Водные ресурсы и их использование . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.2. Виды и нормы потребления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.3. Водоприемные и водозаборные сооружения . . . . . . . . . . . . . 14

2.3.1. Сооружения для приема подземных вод . . . . . . . . . . . . . . 14

2.3.2. Схемы компоновки вертикальных водозаборов

и подачи воды при эксплуатации подземных вод . . . . . . . . . . . . 18

2.3.3. Водозаборные сооружения поверхностных источников . . . . . 18

2.3.4. Водозаборные скважины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

И РЕЖИМЕ ИХ РАБОТЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

3.1. Системы водоснабжения. Их типизация . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.2. Система водоснабжения населенных пунктов . . . . . . . . . . . . 22

3.3. Системы водоснабжения промышленных предприятий . . . . . . 24

3.4. Противопожарные требования к системам водоснабжения. . . . 26

3.5. Основные данные, необходимые для проектирования

систем водоснабжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.6. Режим работы систем водоснабжения

и их отдельных ссооружений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

4. ОХРАНА ПРИРОДНЫХ ИСТОЧНИКОВ ВОДЫ . . . . . . . . . . . 31

4.1. Организация и содержание зон санитарной охраны

источников водоснабжения и водозаборных сооружений . . . . . . . . 31

5. ВОДОПОДГОТОВКА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

5.1. Требования, предъявляемые к качеству воды . . . . . . . . . . . . 33

5.2. Показатели качества воды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

5.3. Принципиальная схема водопроводных очистных

сооружений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

5.4. Специальные методы для улучшения качества воды . . . . . . . . 50

ЗАКЛЮЧЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

ВВЕДЕНИЕ

Вся жизнедеятельность человека связана с использованием воды, потребность которой все возрастает. Водоснабжение – одна из важнейших отраслей техники, направленная на повышение уровня жизни людей, благоустройство населенных пунктов, развитие промышленности и сельского хозяйства. Основная задача водоснабжения состоит в том, чтобы имеющиеся сложные инженерные сооружения и устройства должны обеспечить прием, очистку природных вод, подачу ее потребителям, отвод и очистку сточных вод [4].

Водоснабжение базируется на использовании природного сырья – воды, запасы которой, как и других природных ресурсов, ограничены. Это предопределяет необходимость разумного и бережного отношения к воде. Большое внимание рациональному, научно обоснованному комплексному использованию водных ресурсов и природоохранным проблемам уделяется правительством Российской Федерации и его исполнительными органами в субъектах Федерации.

Расширение масштабов строительства связано с интенсивным развитием промышленности, энергетики, сельского и коммунального хозяйства и соответственно со значительным ростом потребления воды всеми отраслями народного хозяйства. Научно обоснованное нормирование водопотребления промышленностью является одним из аспектов социальноэкономического развития различных регионов нашей страны.

Для нужд современных городов, промышленных предприятий и энергохозяйств необходимы огромные количества воды, строго соответствующей по своему качеству существующим нормативным документам. В настоящее время качество воды по санитарно-химическим и санитарнобактериологическим показателям регламентируется ГОСТ 2761-84 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические требования и правила выбора», СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем водоснабжения: контроль качества», СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников», которым должно соответствовать качество потребляемой воды.

Для решения этой важной народохозяйственной задачи требуются тщательный выбор источников водоснабжения, организация охраны их от загрязнения, строительство водоочистных сооружений. Важной водохозяйственной проблемой является проведение широких комплексных мероприятий по защите от загрязнения почвы, воздуха и воды, по оздоровлению рек и целых бассейнов [4].

1. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР

Первые сведения об использовании воды для целей водоснабжения и о строительстве искусственных сооружений для ее добычи датируются IIIIV веком до нашей эры [4]. В древнем Египте и в Древнем Вавилоне в водопроводах применялись гончарные, деревянные и металлические (медные и свинцовые) трубы. В Древнем Китае для водоснабжения использовались весьма глубокие колодцы, из которых воду доставали ведрами с помощью воротов или блоков. В Древней Греции, Древнем Риме существовали уже большие централизованные системы водоснабжения. Вода в Риме подавалась к городу самотеком по каналам и подводилась к центральным резервуарам, откуда направлялась по трубам к общественным баням, дворцам, фонтанам и бассейнам.

Начальные сведения об устройстве централизованных городских водопроводов в других странах Европы относятся к XII в. Первый водопровод появился в Париже. В XIII веке в Лондоне и к началу XV века относятся сведения об устройстве водопроводов в немецких городах [1]. Промышленная революция XVIII века обусловила строительство фабричнозаводских водопроводов. В результате их деятельности сброс сточных промышленных вод в открытые водоемы привел к их сильному загрязнению. Возник вопрос об изыскании источников чистой воды. Применение паровых насосов позволило значительно увеличить дальность транспортировки воды.

Так постепенно создавались централизованные системы водоснабжения городов и промышленных предприятий.

Что касается России, то обычным способом водоснабжения российских городов ков, вблизи которых строились города, или из колодцев и прудов, вырытых в местах с обильными подземными водами. Первый самотечный водопровод был построен для Московского Кремля в 1492 г. Головным сооружением его служила Арсенальная (ранее Собакина) башня, где находился родник [2].

В промышленных централизованных водопроводах XVIII в. впервые стали применяться специальные водозаборные и водораспределительные сооружения. В конце этого века началось строительство Мытищинского родникового водопровода для снабжения водой г. Москвы. Во второй половине XIX в. водопроводы были построены в Санкт-Петербурге, Казани, Новочеркаске, Ярославле и других городах. В этом веке накапливался большой опыт не только строительства, но и эксплуатации промышленных водопроводов.

Специфика климатических условий России диктовала необходимость поиска отечественных инженерных решений, отличных от подобных ре-

являлось получение воды из поверхностных водоемов и водото-

шений стран Европы. Благодаря этому вслед за водопроводами в северной полосе России появились надежные системы водоснабжения на Крайнем Севере, в Сибири и на Дальнем Востоке.

К 1917 г. в России лишь четвертая часть городов (215) имела водопроводы, при этом в Петербурге и Москве норма водопотребления достигала

100–150 л/сутки на одного человека, а в остальных городах не превышала 20–50 л/сутки [1]. Большинство населения пользовалось водой из уличных

водозаборных колонок и фонтанов. Восстановление народного хозяйства после Гражданской войны и последующая индустриализация страны вызвали бурный рост городов и поселков, а с ними и развитие водопроводного хозяйства. Мощность централизованного водоснабжения за счет расширения и нового строительства водопроводов к 1940 г. возросла более чем в 10 раз по сравнению с 1917 г. [2]. В этот период был разработан и принят ряд важнейших нормативных документов, направленных на улучшение санитарного состояния источников, установлены требования к зонам их санитарной охраны. После Великой Отечественной войны в 1946–1960 гг. водопроводы были восстановлены и построены в 580 городах и многих поселках [2].

При проектировании и строительстве водопроводов большое внимание уделяется вопросам снижения стоимости строительно-монтажных работ, экономии металла, энергетических ресурсов и дефицитных материалов, улучшению качества строительства, индустриализации и повышению надежности. Это достигается путем повышения производительности труда, широкого внедрения комплексной механизации, использования сборных железобетонных

конструкций, применения неметаллических труб, опти-

мизации режимов эксплуатации систем и сооружений.

Водоснабжение, будучи первой жизненной необходимостью на всех этапах развития общества, способствовало развитию таких наук, как гидравлика, гидрогеология, геохимия, механика и др. В этом большая заслуга принадлежит многим русским ученым и инженерам.

2. ВОДОПОТРЕБИТЕЛИ И ИСТОЧНИКИ ИХ УДОВЛЕТВОРЕНИЯ

2.1. Водные ресурсы и их использование

Водные ресурсы – это запасы поверхностных и подземных вод рассматриваемой территории, которые используются или могут быть использованы. Суммарные средние возобновимые ресурсы пресных речных вод зем-

ного шара составляют 46,8 тыс. км

/год, в т. ч. в России 4,3 тыс. км3/год,

или 9% при занимаемой площади 11,5%. Эксплуатационные запасы подземных вод разведанных месторождений России оцениваются в объеме

около 30,0 км

/год [4].

Источники водоснабжения. Выбор источника водоснабжения является наиболее ответственной задачей при проектировании систем водоснабжения. Правильное решение вопроса о выборе источника водоснабжения для каждого объекта требует тщательного анализа водных ресурсов района, в котором он расположен.

Источник водоснабжения должен отвечать следующим основным требованиям [1,4]:

1) обеспечивать бесперебойное поступление требуемого количества и

качества воды с учетом роста потребности в водоснабжении;

2) обладать достаточной мощностью (отбор воды не нарушает экологи-

ческое состояние жизнедеятельности водоема);

3) находиться на кратчайшем расстоянии от объекта водоснабжения;

4) обеспечить возможность подачи воды потребителю с наименьшей

затратой средств.

В качестве источника водоснабжения используются поверхностные и подземные воды.

Поверхностные источники характеризуются значительными колебаниями качества воды и количества загрязнений в разные периоды года. В качестве поверхностных источников используются реки, водохранилища, озера и моря.

По своему расходу средние и крупные реки могут удовлетворять потребность в воде большинства объектов водоснабжения. При выборе реки надо учитывать сезонные колебания ее расхода с тем, чтобы возможность получения требуемого количества воды было обеспечено во время минимального расхода воды в реке.

Речная вода характеризуется значительной мутностью, цветностью, высоким содержанием органических веществ (особенно в период паводков), бактерий, большим содержанием органических и неорганических микрокомпонентов из-за интенсивного промышленного и бытового загрязнения. Речные воды мало минерализованы, ние качества воды во времени, связанное с их загрязнением (весной).

Водохранилищам свойственны малая мутность, высокая цветность, окисляемость, наличие планктона в летний период, большая жесткость.

Качество воды в озерах характеризуется большим разнообразием и отличается малым содержанием взвешенных веществ, малой мутностью

значительной минерализацией, цветностью.

Морская вода может использоваться для целей промышленного водоснабжения, а при отсутствии пресных вод, и для целей хозяйственнопитьевого водоснабжения после опреснения.

Подземные воды, как правило, прозрачны и бесцветны. Артезианские воды, перекрытые водонепроницаемыми породами, защищены от поступления проникающих с поверхности земли стоков. Они обладают высокими санитарными качествами (т.е. не требуют глубокой очистки). Однако под-

мягкие, характерно большое колеба-

земные воды имеют повышенную жесткость, часто содержат много железа, фтора, сероводорода, что требует использования специальных установок по их удалению.

Подземные воды могут быть напорными и безнапорными. Безнапорные имеют свободную поверхность, называемую зеркалом подземных вод. Если полностью насыщенные водоносные пласты перекрыты водонепроницаемыми грунтами и имеют пьезометрический напор, то они называются напорными. Давление, создаваемое напорными водами, больше атмосферного. Если подземные воды имеют выход на поверхность, то образуются родники [1,2].

Подземные воды могут залегать в виде грунтового потока с непрерывным движением воды, имеющего уклон в направлении движения, а также в виде грунтового бассейна с неподвижной водой и горизонтальной свободной поверхностью.

Подземные воды характеризуются статическим и динамическим уровнями. Статический уровень – это уровень воды в колодце при отсутствии водоотбора. При отборе воды из колодца происходит падение уровня воды. Этот уровень называется динамическим [1,2].

Понижение динамического уровня пропорционально количеству откачиваемой воды. Количество воды, которое может быть откачано при понижении динамического уровня на 1 метр, называется удельным дебитом [1,2]. Уровень воды и пьезометрические линии, установившиеся вокруг колодцев при откачке воды, образуют кривые депрессии.

Для целей водоснабжения населенных мест наиболее подходящими являются подземные воды, но для крупных населенных мест дебит подземных вод часто оказывается недостаточным. Исходя из этого, водоснабжение

большинства крупных городов основано на использовании поверхно-

стных вод.

Большим резервом в техническом и хозяйственно-питьевом водоснабжении в горной промышленности и для населения этих районов являются шахтные воды, откачиваемые из недр земли при проходке и эксплуатации шахт. Эти воды нуждаются в серьезной очистке при подаче потребителю.

2.2. Виды и нормы потребления

Основные виды потребления. Проектирование системы водоснаб-

жения любого объекта, прежде всего, начинается с определения требуемого количества и качества воды. Для решения этой задачи необходимо с возможной полнотой учесть все категории возможных потребителей и установить их требования к количеству и качеству подаваемой им воды. Вода расходуется различными потребителями на самые разнообразные нужды. Однако большинство видов использования может быть сведено к следующим основным категориям [4]:

воды в народном хозяйстве

а) на хозяйственно-питьевые потребности людей (жителей населенных пунктов и рабочих во время их пребывания на производстве);

б) производственные потребности, связанные с использованием воды в технологических процессах различных производств, и другие технические нужды;

в) расходы воды, связанные с обеспечением благоустройства населенных пунктов и промышленных предприятий: поливка и мытье улиц и площадей, полив зеленых насаждений, газонов и т.п.;

г) расходы воды на пожаротушение.

Основной вид использования воды в сельском хозяйстве – на орошение – представляет собой отдельную отрасль водного хозяйства и не охватывает понятие «водоснабжение».

Требования, предъявляемые отдельными категориями потребителей к количеству и качеству используемой воды, весьма различны. К воде, используемой для хозяйственно-питьевых целей, предъявляются высокие санитарные и вкусовые требования. Требуемые качества воды, используемой для нужд различных отраслей промышленности, определяются характером технологических процессов и весьма разнообразны. Наконец, к качеству воды, используемой для поливки проездов и зеленых насаждений, а также для нужд пожаротушения, практически специальных требований не предъявляется.

Нормы водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды населе- ния и благоустройство. Определение объемов требуемой потребителю

воды является весьма ответственной задачей при проектировании систем водоснабжения. Для этого, на основании обширных статистических данных о фактическом удельном водопотреблении на хозяйственно-питьевые нужды разработаны нормы расходования воды на одного жителя. Эти нормы служат основой для определения общих расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды населения с учетом степени благоустройства жилищ и климатических условий при проектировании систем водоснабжения. Очевидно, что с ростом благосостояния населения России и совершенствования санитарно-технического оборудования жилищ, расход потребляемой воды постоянно увеличивается, поэтому нормы водопотребления периодически пересматриваются. В России действуют нормы хозяйственнопитьевого водопотребления, утвержденные Госстроем СССР и приведенные в СНиП 2.04.02-84, которые учитывают расходы воды на все хозяйственно-питьевые нужды людей как в жилых домах, так и в общественных зданиях (столовых, банях, прачечных, кино, клубах и т.п.) [4]. Ниже приведены некоторые данные из указанного СниПа (таблица 2.1).

Приведенные в таблице нормы включают расходы воды на бытовые нужды в общественных зданиях и коммунально-бытовых предприятиях (сфере обслуживания). Выбор расчетного удельного водопотребления из указанного в таблице интервала производится с учетом климатических ус-

ловий, характера населенного пункта и ожидаемой степени развития в нем сферы обслуживания, среднего давления воды в водопроводной сети, что, в свою очередь, зависит от этажности зданий. При этом следует учитывать данные о фактических расходах воды в жилых зданиях соответствующей степени благоустройства в данном населенном пункте или его аналоге. Однако при этом необходимо также учитывать возможное сокращение утечек и нерациональных расходов воды в жилых зданиях путем улучшения технической эксплуатации внутренних систем водоснабжения и т.п.

Таблица 2.1

Степень благоустройства районов жилой

Застройка здания, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией, без ванн То же, с ваннами и местными водонагревателями То же, с централизованным горячим водоснабжением

Примечания: 1. При водопользовании из водозаборных колонок среднесуточное водопотребление на одного жителя следует принимать 30–50 л/сут. 2. Количество воды на нужды местной промышленности и неучтенные расходы принимают дополнительно в размере 10–20% суммарного расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды населенного пункта. Для сельских поселков (до 3000 жителей) рекомендуется принимать меньшее удельное водопотребление.

Нормы хозяйственно-питьевого потребления воды

Нормы водопотребления населенных

застройки

125–160

160–230

230–350

пунктов на одного жителя

среднесуточные (за год), л/сутки

Для определения общего расхода воды в городе на хозяйственнопитьевые цели необходимо дополнительно учитывать расходование воды рабочими во время их пребывания на производстве: в цехах со значительными тепловыделениями 45 л, а в остальных цехах 25 л на каждого рабочего в смену. Сверх того, на «грязных» производствах должен быть предусмотрен расход воды в душевых из расчета 500 л/ч на одну душевую сетку в течение 45 минут.

Расходы воды на благоустройство территорий населенных пунктов и промышленных предприятий слагаются из расходов на поливку и мойку покрытий проездов и площадей, а также на поливку зеленых насаждений, газонов и цветников и определяются в соответствии с таблицей 2.2. ранее указанного СНиПа.

Число поливок в сутки принимается в зависимости от местных климатических условий. При отсутствии требуемых данных о площадях полива суммарный расход воды на поливку принимается для предварительных расчетов от 50 до 90 л/сут на одного жителя (в зависимости от климатических условий).

1 / 71 2 3 4 5 6 7 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]