§ 6. Выбор схемы водоснабжения и трассировка водопроводной сети

Выбор схемы водоснабжения. Выбор схемы водоснабжения, как населенного пункта, так и промышленного предприятия яв­ляется одной из наиболее сложных и ответственных задач про­ектирования, так как от ее решения зависит и бесперебойная подача необходимых количеств воды всем потребителям, и сто­имость строительства, и эксплуатация сооружений.

При проектировании водопроводной сети решается вопрос о выборе такой схемы расположения водоводов, магистральных линий, насосных станций, резервуаров и башен, при которой технико-экономические показатели их устройства и эксплуата­ции были бы наилучшими. Учитывая, что на техническое реше­ние указанных сооружений и их устройство влияют такие ос­новные факторы, как рельеф местности, место расположения ис­пользуемых источников водоснабжения, размеры объекта водо­снабжения, а также требования потребителей в отношении ко­личества воды и необходимых напоров, работу по выбору схемы водоснабжения следует начинать с детального анализа этих данных и составления возможных вариантов схем водоснабже­ния. При этом, прежде всего, должна быть рассмотрена воз­можность устройства системы водоснабжения объекта с одной зоной и одной насосной станцией (НС—II), подающей воду в сеть, в безбашенном варианте, с башней в начале сети и с контр­резервуаром. Из рассматриваемых вариантов возможных схем не должны исключаться зонные схемы водоснабжения — парал­лельного и последовательного зонирования.

В результате сравнения возможных схем водоснабжения должна быть установлена расчетная (основная) схема с наибо­лее выраженными, по сравнению с другими рассматриваемыми схемами, особенностями, имеющая лучшие технико-экономичес­кие показатели, из которых на стадии сравнения вариантов сле­дует выделить: длину водоводов и магистральных линий, а так­же их диаметры (при расчете сети на ЭВМ), количество насос­ных станций, резервуаров, месторасположение и высота водо­напорной башни. При этом надежность подачи заданных коли­честв воды потребителям и обеспечение напоров должны быть гарантированы при всех рассматриваемых схемах.

При выборе основной схемы водоснабжения следует руко­водствоваться имеющимися положениями о наиболее целесооб­разных областях применения различных схем. Для этой цели может быть использована следующая характеристика схем во­доснабжения:

однозонная схема водоснабжения, наиболее часто встре­чающаяся в практике, устраивается в основном для обеспече­ния водой потребителей (городов, поселков или промышлен­ных предприятий), расположенных на сравнительно небольшой территории со спокойным рельефом местности и требующих напо­ров, незначительно отличающихся друг от друга; может быть без башни, с башней в начале сети и с контррезервуаром;

схема водоснабжения без башни применяется для снабже­ния водой потребителей, относительно равномерно расходующих воду в течение суток, когда необходимость в устройстве регули­рующих емкостей отпадает; чаще всего такими потребителями являются промышленные предприятия с равномерным водопот-реблением в течение суток и крупные города с коэффициентами неравномерности в пределах 1,1—1,25.

схема с башней в начале сети устраивается в тех случаях, когда коэффициенты часовой неравномерности водопотребления превышают 1,25 (обычно при суточном водопотреблении до 10-15 тыс. м³), а водоводы подают воду в сеть в наиболее высокую точку местности; характерным для такой схемы является то, что высота башни, а следовательно, и полная высота подъема воды насосами зависит от напора в сети при максимальном водоразборе и, как правило, не превышает

40-45 м;

схема водоснабжения с контррезервуаром устраивается при коэффициентах часовой неравномерности водопотребления, пре­вышающих 1,25, если наиболее высоко расположенная точка мес­тности объекта водоснабжения находится на противоположной стороне от места подачи воды в сеть водоводами; характерным для такой схемы является то, что на некоторых участках сети (примыкающих к контррезервуару) движение воды по направ­лению в течение суток изменяется на противоположное;

схема водоснабжения с одной насосной станцией (чаще все­го НС-П), расположенной на территории станции водоподготовки или парка скважин, встречается при небольших длинах во­доводов и спокойном рельефе местности как объекта водоснаб­жения, так и участка, по которому прокладываются водоводы; в противном случае, для обеспечения необходимых напоров в сети приходится устраивать дополнительную (промежуточную) на­сосную станцию, подающую воду непосредственно в сеть;

зонные схемы водоснабжения устраиваются при сильно пе­ресеченном рельефе местности, на которой расположен объект водоснабжения или большой протяженности сети, когда это ве­дет к большим потерям напора, на покрытие которого требуется создание значительного (иногда недопустимого) напора в нача­ле сети, а также при необходимости различных напоров и коли­честв воды для отдельных потребителей; по своему устройству зонное водоснабжение бывает с параллельным и последователь­ным зонированием;

параллельное зонирование устраивается при расположении объектов водоснабжения (районов города, промышленных пред­приятий, отдельных зданий) на сравнительно небольшой терри­тории, но на различных, существенно отличающихся высотных от­метках местности, а также когда расположенные близко друг от друга потребители предъявляют различные требования к качест­ву воды; каждая зона при таком зонировании питается от отдель­ных водоводов, но, как правило, от одной насосной станции;

последовательное зонирование устраивается при водоснабже­нии объектов, расположенных на сильно пересеченной местности или имеющих значительную протяженность, а также в случаях снабжения водой потребителей, расположенных на территории города или промышленного предприятия и требующих подачи воды со значительно большими напорами, чем все остальные по­требители, питающиеся от общей водопроводной сети.

Трассировка водопроводной сети. Параллельно с решением задачи о выборе основной схемы водоснабжения объекта должен решаться вопрос о конфигурации водопроводной сети, т. е. о рас­положении магистральных линий водопровода, на которые воз­лагается в основном работа по транспортированию воды на тер­ритории города. Решая этот вопрос, следует помнить такие ос­новные требования, которые должны быть выполнены при вы­боре трассы линий водопроводной сети:

подача всем потребителям заданных количеств воды под тре­буемым напором;

надежность работы и бесперебойность подачи воды потреби­телям как при нормальной работе, так и при возможных авариях на отдельных участках;

наименьшие затраты на строительство и эксплуатацию как самой сети, так и сооружений на ней.

Работу по трассировке сети следует начинать с анализа фак­торов, влияющих на очертание ее в плане: конфигурации терри­тории объекта водоснабжения, его планировки (расположения улиц, проездов, парков, промышленных предприятий, отдельных районов), мест расположения на плане наиболее крупных по­требителей воды, места подачи воды в сеть, рельефа местности, наличия и расположения естественных и искусственных препят­ствий.

Соблюдая требования, предъявляемые к сети, и учитывая фак­торы, влияющие на ее устройство, нужно выбирать такое распо­ложение магистралей водопроводной сети, которое обеспечивало бы возможно меньшую ее протяженность, наилучшие условия прокладки, позволяло легко и экономично осуществлять ее даль­нейшее развитие, если это потребуется.

В городе линии водопроводной сети прокладываются обычно по улицам и проездам, поэтому очертание городской водопровод­ной сети в значительной степени определяется планировкой го­рода.

При трассировке магистральной сети следует исходить из та­ких соображений:

основное направление линий магистральной сети должно со­ответствовать главному направлению движения воды по терри­тории города; по этому направлению укладывается несколько магистральных линий, включенных параллельно, что обеспечива­ет надежность водоснабжения;

основные транзитные магистрали должны соединяться между собой перемычками для возможности перераспределения расхо­дов воды между магистралями при изменении режима работы сети или в случае аварии на отдельных линиях; кольца, образуе­мые магистралями и перемычками, должны иметь форму, вытя­нутую вдоль основного направления воды, а число работающих параллельно магистральных линий должно быть наименьшим при расстоянии между ними 300—1000 м и 200—1300 м между пе­ремычками;

магистральная сеть должна охватывать всех наиболее круп­ных потребителей воды, подавать воду к регулирующим емкостям и принимать воду от всех источников питания, в то же время она должна быть расположена равномерно по территории города;

магистральные линии сети должны прокладываться по наибо­лее возвышенным отметкам территории для создания малых на­поров в магистралях и достаточных — в разводящей сети.

При трассировке водопроводных сетей на территории про­мышленных предприятий необходимо учитывать, кроме указан­ных выше положений, также и функциональное назначение сети, обусловленное особенностями производства. Так, если на сеть хозяйственно-питьевого водопровода возлагаются функции и про­тивопожарные, то эта сеть должна быть закольцована, в против­ном случае она может быть запроектирована и разветвленной.

Сеть производственного водопровода проектируется кольце­вой, разветвленной или комбинированной.

При устройстве оборотных систем водоснабжения в схему производственного водопровода должны включаться водопровод­ные линии, отводящие отработавшую воду к насосным станциям.

Трассирование водопроводных сетей как в городе, так и на территории промышленных предприятий должно быть увязано с трассированием других подземных инженерных коммуникаций.

Пример 3. Выбрать схему водоснабжения и составить трассу магистраль­ной водопроводной сети города, план которого представлен на рис. 1. Поча­совое расходование воды городом соответствует табл. 14; источником водо­снабжения является река; водозаборные сооружения и очистная станция находятся вверх по течению реки на расстоянии 2 км от черты городской, застройки; насосная станция второго подъема расположена на территории во­доочистной станции.

Выбираем схему водоснабжения. Учитывая, что территория рассматри­ваемого города небольшая (всего 630 га), рельеф местности спокойный, а тре­буемые напоры для различных водопотребителей и районов города отлича­ются незначительно и уменьшаются с севера на юг (Северный район города имеет девятиэтажную застройку, а Южный — пятиэтажную), т. е. в направ­лении предполагаемого движения воды от насосной станции второго подъема к южной окраине города, и расстояние от насосной станции второго подъема до города невелико (2 км), принимаем схему водоснабжения однозонной.

Анализируя режимы расходования воды городом по часам суток соглас­но табл. 14, устанавливаем коэффициент часовой неравномерности водопотребления и убеждается в необходимости включения в схему водоснабжения промежуточной регулирующей емкости (башни). Место расположения башни принимаем на возвышенности юго-вос­точной окраины города, учитывая при этом, что рельеф территории города равномерно возвышается с северо-запада на юго-восток. При таком располо­жении башни (в противоположной стороне от насосной станции второго подъе­ма) расчетной схемой водоснабжения города будет однозонная схема с контррезервуаром.

Производим трассировку магистральной водопроводной сети. Вода от на­сосной станции второго подъема подается в водопроводную сеть по двум во­доводам протяженностью 1980 и 1960 м. К магистральной сети водоводы при­мыкают в точках 1 и 2, от которых магистральная сеть на территории север­ного района трассируется в виде трех транзитных магистралей: 1—10; 2—11 и 2—3—4. Направление указанных линий магистральной сети с северо-запада на юго-восток соответствует основному направлению движения воды к Юж­ному району и планировке Северного района, по улицам которого они про­кладываются.

На границе районов направление линий магистральной сети изменяется с юго-восточного на южное в соответствии с планировкой Южного района и требуемым направлением транспортирования воды к южным окраинам го­рода и промышленным предприятиям. При этом с учетом увеличения площади застройки Южного района количество транзитных магистралей увеличивается до четырех: 10—9—8; 10—7; 11—12—8 и 4—5.

Все транзитные магистрали соединяются между собой перемычками: 4— 11; 11—10; 5—6; 6—7; 7—8 и образуют, таким образом, пять колец, что гаран­тирует надежную работу магистральной сети в случае аварии на каком-либо ее участке.

Магистральная сеть равномерно расположена на территории города и охватывает всех крупных потребителей (промышленные предприятия обеспе­чиваются водой от узловых точек сети, к каждой из которых примыкают 2—3 магистральные линии), использующих воду городского водопровода (рис. 1). Водоснабжение населенных кварталов города осуществляется при помощи распределительной сети, состоящей из линий, проложенных по всем улицам и проездам города.

Водонапорная башня присоединяется к магистральной сети в наиболее удаленной от насосов и высоко расположенной точке 5. При такой трассиров­ке суммарная длина магистральной сети составляет 14181 м.