Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Водоснабжение и инженерные мелиорации. Учебное пособие
.pdf
В скальных и полускальных трещиноватых породах, а также в
крупнообломочных щебнистых и галечниковых водоносных грунтах нередко
ограничиваются установкой трубчатого или стержневого каркаса без
дополнительных устройств; в этом случае указанные каркасы служат
одновременно и водоприемными поверхностями.
В среднезернистых и мелкозернистых грунтах вокруг водоприемных
поверхностей указанных типов устраиваются гравийные обсыпки (гравийные
фильтры).
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 1.7.
Таблица 1.7
Размеры отверстий фильтра
Рекомендуемый размер отверстий фильтра
Фильтр
Дырчатый
Щелевой, проволочный, сетчатый
где Кн = d60/ d
; меньшие значения относятся к более мелким пескам, а
10
большие - к более крупным пескам; d
при коэффициенте неоднородности грунта Кн
>2 <2
(3-4) d50
(2 – 2,5) d50
, d50 и d60 – размер частиц грунта,
10
(2,5 –3) d50
(1,5 – 2) d50
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
1.3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
И РЕЖИМЕ ИХ РАБОТЫ
1.3.1. 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,
промышленные сельскохозяйственные, железнодорожные и
2) по назначению: хозяйственно-питьевые, производственные,
противопожарные, объединенные;
3) по способу подачи воды: самотечные, гравитационные; с механической
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
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.
другие;
одно здание).
1.3.2. 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
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.
производстве, транспорте
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 1.8 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 1.8 – 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
1.3.3. Системы водоснабжения промышленных предприятий
Их различают по способам использования воды:
1) прямоточные системы водоснабжения: вода входит в состав
выпускаемой 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
1.9) 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 1.9 – 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
разности геодезических отметок (рисунок 1.10). 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.
, а также
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 1.10 – 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:
а) отдельные производственные и хозяйственно противопожарные;
б) отдельные производственно-противопожарные и хозяйственные;
25
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
схему водоснабжения, которая позволяет использовать в производственном
водоснабжении все стоки, сбрасываемые с территории промышленных предприятий, сократив до минимума забор воды из источника водоснабжения,
будет переходить на бессточную
исключить загрязнение водоемов вредными примесями, извлекать
полезные вещества из сточных предприятий [1].
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
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 пожара создается в
самой сети специальными стационарными
устанавливающими в подвалах или в специализированных помещениях – это
характерно для производств.
1.3.5. Основные данные, необходимые для проектирования
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
6) источники водоснабжения, в том числе противопожарные;
7) необходимо выбрать водозаборные сооружения;
8) необходимо выбрать насосную станцию 1-го подъема;
уличных колодцев с помощью специальных гидрантов и
пожарными насосами,
систем водоснабжения
и минимальные часовые расходы воды;
26
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.
1.3.6. 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
) расхода воды
мин
городами.
Наибольшие и наименьшие расчетные часовые расходы воды (Q
) в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления на хозяйственно-
(Q
мин
макс
) и
питьевые нужды населения могут быть получены из следующих формул:
для суток наибольшего водопотребления максимальный часовой расход:
Q
макс
a
макс
минимальный часовой расход в те же сутки:
Q
мин
a
S
мин
где α
макс.
и α
коэффициенты неравномерности часового водопотребления
мин.
в течение суток.
27
S
24
24
макс
макс
Наименьший вероятный часовой расход, наблюдаемый в час
наименьшего водопотребления в пределах суток наименьшего водопотребления:
S
Q
мин
a
мин
24
мин
Значения коэффициентов α
макс.
и α
определяются по формулам:
мин.
α
= ά
макс.
α
мин.
макс ·βмакс.
= ά
мин.·βмин.
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 1.8.
Таблица 1.8
Значения коэффициента β в зависимости от числа жителей
Число жителей, тыс. чел. β
До 1
1,5
2,5
4
6
10
20
30
100
300
1000 и более
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
Q
) на хозяйственно-питьевые нужды населения в районах жилой застройки с
мин
макс
и
учетом местных особенностей. К этим расходам должны быть добавлены
расходы воды на поливку и мытье проездов и площадей и на поливку городских
зеленых насаждений.
28
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
.
Следовательно,
= Н0 + hн + h,
Н
св.
где Н
над поверхностью земли; h
– геометрическая высота расположения наивысшей водозаборной точки
0
– напор, который необходимо обеспечить у
н
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 1.11). Откладываем в
этажности) свободный напор Н
высоту для критической сети z + Н
обеспечена в точке
α в любой момент работы сети, включая, как указано,
этой точке требуемый (в зависимости от
, получим расчетную пьезометрическую
св.
Требуемая величина Н
св.
должна быть
св.
момент максимального водозабора, при котором потери напора Σh на всех
участках от башни до критической точки сети будут иметь максимальную
величину.
29
Рисунок 1.11 – Система водоснабжения
Пьезометрическая линия характеризующая падение напора в сети в часы
максимального водозабора представлена линией б
В точке б должен быть создан такой напор Н
уклоне пьезометрической линии напор в точке α не падал ниже заданной
величины Н
Напор Нб обеспечивается расположением дна бака водонапорной
св.
башни на соответствующей высоте.
По рисунку 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:
.
1α1
, чтобы при максимальном
б
= Н
Н
б
Расположив башню на возможно более высокой отметке z
+ Σh – (zб – z).
св.
, получим
б
при имеющихся отметках снабжаемой водой территории наибольшую
величину z
–z, а следовательно, минимальную величину Нб, т.е. наименьшую
б
высоту (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
слоем воды Н
потери напора h
Для того, чтобы вода попадала в башню и наполняла бак
св.
насосная станция 2-го подъема должна компенсировать
0,
по линии водопровода от насосной станции 2-го подъема
в
до башни.
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]