Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Водоснабжение. Учебное пособие
.pdf
Значительное распространение в нашей и зарубежной практике получили фильтры из различных антикоррозийных материалов, в частности из
пластмасс и асбестоцемента. Пластмассовые фильтры обладают устойчивостью против коррозийного действия вод, легкостью, долговечностью,
сравнительно невысокой потерей первоначальной пропускной способности
в процессе эксплуатации.
Наименьший размер водоприемных отверстий фильтров без гравийных
обсыпок зависит от однородности и крупности зерен песка водоносного
пласта и может приниматься в соответствии с таблицей 2.7.
Фильтр Рекомендуемый размер отверстий фильтра при
Дырчатый
Щелевой, проволочный,
сетчатый
где Кн = d60/ d
; меньшие значения относятся к более мелким пескам, а
10
большие – к более крупным пескам; d
Размеры отверстий фильтра
коэффициенте неоднородности грунта К
>2
(3-4) d50
(2 – 2,5) d50
, d50 и d60 – размер частиц грунта,
10
<2
(2,5 –3) d50
(1,5 – 2) d50
Таблица 2.7.
н
мельче которых в водоносном пласте содержится 10, 50 и 60% по массе.
В гравийных фильтрах в качестве обсыпки могут применяться песок,
гравий и песчано-гравийные смеси. Подбор материалов для гравийных
обсыпок производится по соотношению D
– размеры частиц, мельче которых в обсыпке и в водоносном грунте
d
50
= 8÷12, где D50 и
50/d50
соответственно содержится 50% по массе. Толщина слоев обсыпки в
гравийных засыпных фильтрах не менее 50 мм, а в гравийных кожуховых
и блочных – не менее 30 мм.
Контрольные вопросы:
1. Водоприемники и водозаборные сооружения.
2. Основные виды водозаборов и условия их применения.
3. Схемы водозаборов при эксплуатации подземных вод.
4. Водозаборные сооружения поверхностных источников.
5. Водозаборные скважины.
21
3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
И РЕЖИМЕ ИХ РАБОТЫ
3.1. Системы водоснабжения. Их типизация
Система водоснабжения – это комплекс инженерных сооружений,
предназначенных для забора воды из источника водоснабжения, ее очистки, хранения и подачи потребителю.
Системы водоснабжения – водопроводы различаются по следующим
признакам [4]:
1) по виду обслуживаемого объекта: городские, поселковые, промыш-
ленные сельскохозяйственные, железнодорожные и другие;
2) по назначению: хозяйственно-питьевые, производственные, проти-
вопожарные, объединенные;
3) по способу подачи воды: самотечные, гравитационные; с механиче-
ской подачей воды;
4) по виду используемых природных источников воды: забираемые из
поверхностных источников, использующие подземные воды, смешанного
питания (Тюмень, Салехард и др.).
5) по территориальному признаку: локальные, групповые (районные), местные (небольшие системы водоснабжения, обслуживающие одно здание).
6) по напору в сети в зависимости от рельефа местности: зональные – создаются в случаях, когда определенные части городской территории имеют
большую разницу в абсолютных отметках земли. Водопроводная сеть делится на зоны, для каждой из которых устанавливается требуемый напор;
7) с контролируемым резервуаром.
3.2. Система водоснабжения населенных пунктов
На территориях большинства населенных пунктов одновременно существуют различные категории водопотребителей. Они предъявляют различные требования к качеству и количеству потребляемой воды, к давлению в сети и т.д. все виды водопотребления относятся к 4 основным категориям [4]:
1) расход воды на хозяйственно-
питьевые нужды;
2) для производственных технических целей в производстве, транспор-
те и энергетике;
3) на пожаротушение:
4) для орошения сельскохозяйственных земель.
Для этого в пределах объекта устанавливается единая система водоснабжения – единый многоцелевой водопровод (Тюмень), или прокладываются водопроводы для отдельных категорий. В городах обычно единый
хозяйственно-промышленно-противопожарный водопровод.
22
Города, которые могут использовать малоочищенную воду для промышленности, обычно устраивают самостоятельные производственные
водопроводы.
Система водоснабжения должна обладать большой надежностью, т.е.
обеспечивать бесперебойное водоснабжение потребителей в необходимых
количестве и качестве, для этого в системе водоснабжения предусматриваются следующие сооружения [4]:
а) водоприемные – водозаборные сооружения;
б) водоподъемные сооружения или насосные станции, подающие воду к
местам очистки, хранения и потребления;
в) очистные сооружения;
г) водоводы и водопроводные сети для транспортировки и подачи воды
потребителю;
д) башни и резервуары – регулирующие и запасные емкости.
На характер схемы водоснабжения влияет источник водоснабжения.
Ниже приведены наиболее распространенные схемы водоснабжения
населенных мест и промышленных предприятий.
На рисунке 3.1. представлена схема водоснабжения населенного
пункта.
Вода забирается из источника водозаборным сооружением 1 и насосной
станцией первого подъема 2 по водоводам 3, уложенным в две нитки, поступает на очистные сооружения 4. После очистки вода забирается из резервуаров чистой воды 5 насосами насосной станцией второго подъема 6 и
по водоводам 7 подается в наружную сеть города 8. Сеть города с водонапорной башней соединяют водоводы 10. Все водоводы проектируются в
две нитки на случай аварии и должны обеспечивать пропуск воды не менее
70% суточного потребления города.
Рисунок 3.1. Общая схема водоснабжения: 1 – водозаборные сооружения;
2 – насосная станция первого подъема; 3 – водоводы первого подъема; 4 – очистные
сооружения; 5 – резервуары чистой воды; 6 – насосная станция второго подъема;
7 – водоводы второго подъема; 8 – водопроводная сеть города; 9 – водонапорная
башня; 10 – водоводы от напорной башни
Примечание: Если в качестве водозаборного сооружения используется артезианская скважина, то насосная станция первого подъема может не сооружаться.
23
3.3. Системы водоснабжения промышленных предприятий
Их различают по способам использования воды:
1) прямоточные системы водоснабжения: вода входит в состав выпус-
каемой продукции или претерпевает существенные изменения своего состава, в связи с чем, дальнейшее ее использование не целесообразно. Использованная вода подается в очистные сооружения и сбрасывается в реки.
При прямоточной схеме водоснабжения (рисунок 3.2.) вода, забираемая
из источника водоснабжения, после соответствующей очистки поступает
на технологические нужды предприятия, а затем загрязненная техническая
вода после соответствующей обработки сбрасывается в водоем ниже по
течению относительно объекта водоснабжения. Прямоточная схема водоснабжения экономически целесообразна при малых расстояниях от источника водоснабжения до завода, а также при незначительной разности отметок уровня воды в источнике и площади завода. Кроме того, она может
быть применена при технологических процессах, не допускающих использования оборотной воды из-за ее загрязненности [1].
Рисунок 3.2. Прямоточная схема водоснабжения промышленного предприятия:
П/П – промышленное предприятие; В/З – водозаборные сооружения; Н/С – насосная
станция; ОС – очистные сооружения
2) оборотная система водоснабжения: вода используется для охлаждения (почти не загрязняется на таких предприятиях). Эту воду охлаждают и
подают для повторного использования на том же предприятии, дополнительно в водопровод подается 3–5% свежей воды. Иногда оборотную воду
подвергают некоторой очистке.
Она становится более предпочтительной с увеличением расстояния между источником водоснабжения и промышленной площадкой, а также
разности геодезических отметок (рисунок 3.3). Становится единственно
возможной при малых мощностях источника водоснабжения и при технологии, не допускающей применения прямоточной и последовательной
схем из-за наличия в отработавшей воде токсичных веществ, очистка которых затруднена.
24
При оборотной схеме резко уменьшается забор «свежей» воды из источника водоснабжения: он составляет около 3–5% количества воды, забираемой из источника при прямоточной схеме водоснабжения. Отличием
большинства оборотных систем являются устройства для охлаждения воды
(градирни, пруды-охладители и др.). При необходимости могут быть предусмотрены также очистные сооружения.
3) система повторного использования воды: системы водоснабжения,
которые используют воду, сбрасываемую одиножды из промышленных
предприятий. Характерным объектом водоснабжения является крупные
промышленные предприятия, расположенные за пределами города.
4) схема с последовательным использованием воды, занимающая промежуточное положение между рассмотренными схемами, становится целесообразной при небольших расстояниях между цехами, сбрасывающими и
использующими отработавшую воду. По этой схеме вода может поступать
к следующему потребителю как после очистки и охлаждения, так и без
них, что определяется технологией производства.
Рисунок 3.3. Оборотная схема водоснабжения промышленного предприятия:
ЦНС – циркуляционная насосная станция; Охл. – охладитель
Та или иная схема водоснабжения выбирается на основе техникоэкономических сравнений вариантов и соблюдения условий охраны водоемов от загрязнений. В дальнейшем промышленность будет переходить на
бессточную схему водоснабжения, которая позволяет использовать в производственном водоснабжении все стоки, сбрасываемые с территории заводов, сократив до минимума забор воды из источника предприятий, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Состав сооружений зависит от вида источника водоснабжения. Протяженность водопровода достигает сотни километров [1].
На промышленных предприятиях могут быть водопроводы следующего
назначения:
25
а) отдельные производственные и хозяйственно противопожарные;
б) отдельные производственно-противопожарные и хозяйственные;
в) отдельные производственные, противопожарные, хозяйственнопитьевые водопроводы;
г) объединенный производственно-противопожарно-хозяйственнопитьевой водопровод.
Иногда система производственного водоснабжения усложняется из-за
существенных различных требований к качеству воды отдельных цехов
или к напорам в сетях водопровода, тогда сооружают несколько систем
производственного водоснабжения на одном и том же предприятии.
В дальнейшем промышленность будет переходить на бессточную схему
водоснабжения, которая позволяет использовать в производственном водоснабжении все стоки, сбрасываемые с территории промышленных предприятий, сократив до минимума забор воды из источника водоснабжения,
исключить загрязнение водоемов вредными примесями, извлекать
полезные вещества из сточных предприятий [1].
3.4. Противопожарные требования к системам водоснабжения
Противопожарные функции как в населенных пунктах так и на территории промышленных предприятий чаще всего выполняет система хозяйственно-питьевого водопровода и производственного водопровода. Иногда
устраивают самостоятельные системы противопожарных водопроводов.
Различают противопожарные системы меньшего и большего размера.
В системе меньшего размера воду получают из водопроводных противопожарных уличных колодцев с помощью специальных гидрантов и подают
ее к месту пожара под напором, создаваемым пожарными передвижными насосами. Напор в водопроводной сети должен быть не менее 10 м водяного
столба (1 атм.). Такие системы характерны для населенных пунктов.
В системах большого давления напор для тушения
самой сети специальными стационарными пожарными насосами, устанавливающими в подвалах или в специализированных помещениях – это характерно для производств.
3.5. Основные данные, необходимые для проектирования
систем водоснабжения
1) требования, определяющие основные виды потребления воды и все
категории водопотребления;
2) нормы водопотребления по СНиПу и другие нормативные документы;
3) среднесуточный объем водопотребления;
4) максимальный суточный объем воды (мин.);
5) максимальные и минимальные часовые расходы воды;
пожара создается в
26
6) источники водоснабжения, в том числе противопожарные;
7) необходимо выбрать водозаборные сооружения;
8) необходимо выбрать насосную станцию 1-го подъема;
9) оценить качество воды по СанПин;
10) выбрать способы очистки воды и очистные сооружения;
11) обосновать систему подачи и распределения воды от водозабора до
объекта в пределах населенных пунктов, в том числе схемы и конструкции
водопроводных сетей;
12) установить режим подачи и распределения воды и оценить взаимосвязь в работе основных сооружений водопровода; оценить свободный хозяйственный напор, потери напора и определить необходимый напор станций 2-го подъема;
13) обосновать необходимость применения конструкций регулирования
и запасных емкостей;
14) обосновать зоны санитарной охраны (ЗСО);
15) составить перечень работ по технической эксплуатации водопроводов.
3.6. Режим работы систем водоснабжения
и их отдельных сооружений
Определение расчетных часовых объемов водопотребления. Для
проектирования водопотребления надо знать максимальный суточный расход воды – основной расчетный расход на подачу воды потребителю. При
этом необходимо знать характер графика отборов воды в отдельные часы.
На основе анализа опыта работы эксплуатируемых городских водопроводов в СНиП даны рекомендации для приближенного определения наибольшего часового (Q
) и наименьшего часового (Q
макс
Наибольшие и наименьшие расчетные часовые расходы воды (Q
) в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления на хозяйст-
(Q
мин
венно-питьевые нужды населения могут быть получены
) расхода воды городами.
мин
из следующих
макс
) и
формул:
для суток наибольшего водопотребления максимальный часовой расход
S
Q
=
a
макс
макс
макс
24
минимальный часовой расход в те же сутки
S
макс
где α
макс.
и α
мин
=
a
мин
24
Q
коэффициенты неравномерности часового водопотребления
мин.
в течение суток.
Наименьший вероятный часовой расход, наблюдаемый в час наименьшего водопотребления в пределах суток наименьшего водопотребления:
27
S
мин
Q
Значения коэффициентов α
мин
макс.
α
α
макс.
мин.
=
a
и α
= ά
= ά
мин
мин.
макс βмакс.
мин. βмин.
24
определяются по формулам :
где ά – коэффициент учитывающий степень благоустройства зданий,
режим работы предприятий и другие местные условия; β – коэффициент,
учитывающий количество жителей в населенном пункте
СНиП рекомендует следующие численные значения коэффициентов
ά
= 1,2 ÷ 1,4 и ά
макс
= 0,4 ÷ 0,6.
мин.
Коэффициент β следует принимать в зависимости от числа жителей из
таблицы 3.1.
Таблица 3.1.
До 1
1,5
2,5
4
6
10
20
30
100
300
1000 и более
Значения коэффициента β в зависимости от числа жителей
Число жителей, тыс. чел. β
β
макс
2
1,8
1,6
1,5
1,4
1,3
1,2
1,15
1,1
1,03
1
мин.
0,1
0,1
0,1
0,2
0,25
0,4
0,5
0,6
0,7
0,83
1
Приведенные формулы и численные значения коэффициентов неравномерности водопотребления в пределах суток позволяют определить для
проектируемой системы расчетные величины часовых расходов воды
(Q
макс
и Q
) на хозяйственно-питьевые нужды населения в районах жилой
мин
застройки с учетом местных особенностей. К этим расходам должны быть
добавлены расходы воды на поливку и мытье проездов и площадей и на
поливку городских зеленых насаждений.
Определение свободного напора воды. Насосная станция должна
подавать воду потребителям под некоторым напором с некоторым запасом
в самую отдаленную от водозабора точку и наивысшую по абсолютным
отметкам. Этот напор называется требуемым свободным напором.
Н
= р / γ,
св.
3
где р – внутреннее давление в трубе, Па; γ – удельный вес воды, Н/м
.
28
Следовательно,
Н
= Н0 + hн + h,
св.
где Н0 – геометрическая высота расположения наивысшей водозаборной
точки над поверхностью земли; h
– напор, который необходимо
н
обеспечить у водозаборных приборов; h – потери напора в трубах,
фасонных частях и арматуре на пути от точки присоединения к линии
городской сети до водозаборной точки внутри здания.
При расчете городского водопровода, расчетную величину Н
св.
принимают различной для отдельных районов в зависимости от расчетной
этажности их застройки.
Строительные нормы и правила дают следующие значения требуемого
свободного напора Н
одноэтажной застройке Н
в сети водопровода населенных пунктов: при
св.
= 10 м; при большей этажности – плюс 4 м на
св.
каждый следующий этаж (в часы минимального водопотребления – плюс
3 м на этаж). Во всех точках водопроводной сети при работе водопровода в
обычное время (при отсутствии пожара) должен быть обеспечен напор не
меньше указанных Н
св.
.
Определение расчетного напора. Для определения расчетного напора,
который необходимо создать в начале сети, следует выбрать
«критические» точки сети, наиболее неблагоприятные как в отношении их
геодезических отметок, так и удаленности от источника питания. Пусть
такой критической точкой будет точка α (с отметкой z), наиболее
возвышенная из конечных точек сети (рисунок 3.4). Откладываем в этой
точке требуемый (в зависимости от этажности) свободный напор Н
св.
,
получим расчетную пьезометрическую высоту для критической сети
z + Н
Требуемая величина Н
св.
должна быть обеспечена в точке α в любой
св.
момент работы сети, включая, как указано, момент максимального
водозабора, при котором потери напора Σh на всех участках от башни до
критической точки сети будут иметь максимальную величину.
Пьезометрическая линия характеризующая падение напора в сети в
часы максимального водозабора представлена линией б
В точке б должен быть создан такой напор Н
1α1
.
, чтобы при
б
максимальном уклоне пьезометрической линии напор в точке α не падал
ниже заданной величины Н
Напор Нб обеспечивается расположением дна
св.
бака водонапорной башни на соответствующей высоте.
По рисунку 3.4. легко установить связь между напорами в отдельных
характерных точках системы.
Очевидно, что z
+ Нб = z + Нсв+ Σh
б
Отсюда может быть определена расчетная величина башни, т.е. высота
расположения дна бака башни над поверхностью земли:
Нб = Н
+ Σh – (zб – z).
св.
29
Расположив башню на возможно более высокой отметке zб, получим при
имеющихся отметках снабжаемой водой территории наибольшую величину
–z, а следовательно, минимальную величину Нб, т.е. наименьшую высоту
z
б
(и наименьшую стоимость) башни. Поэтому водонапорную башню следует
стремиться располагать на высоких отметках.
От точки α (с отметкой z), откладываем величину (в зависимости от
этажности) требуемого хозяйственного напора Н
пьезометрическую отметку равную z + Н
До точки α на трение и др.
св.
, получаем расчетную
св.
будет теряться напор в количестве Σh.
В точке б должен быть создан такой напор Н
, чтобы при максимальном
б
уклоне пьезометрической линии напор в точке α не падал ниже заданной величины Н
воды Н
напора h
Для того, чтобы вода попадала в башню и наполняла бак слоем
св.
насосная станция 2-го подъема должна компенсировать потери
0,
по линии водопровода от насосной станции 2-го подъема до башни.
в
Особенности режима работы системы подачи воды и распределения воды при наличии контррезервуара или нескольких водопитателей и напорно-регулирующих емкостей. Часто наиболее возвышенные
точки территории являются наиболее отдаленными от насосной станции.
В этом случае водонапорную башню располагают в наивысших отметках в
противоположном конце водопровода от насосной станции 2-го подъема.
Режим работы при таком расположении башни существенно отличается
от предшествующего. В
часы максимального водозабора ΣQ воды может
превышать подачу воды насосными станциями 2-го подъема, и недостающее количество воды поступает из водонапорной башни. Ночью водопотребление снижается, и вода транзитом проходит весь город и поступает в
водонапорную башню, заполняя ее бак.
30
Рисунок 3.4. Система водоснабжения
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]