Генплан водоснабжения населенного пункта

Строительный портал о технологиях строительства, ремонте и эксплуатации

Схема системы водоснабжения населенного пункта

Каждый населенный пункт нуждается в качественных и правильно спланированных водозаборных сооружениях, которые бы обеспечили водой всех местных жителей. Подобные очистные сооружения предназначены для проведения первоначальний очистки воды, набранной из первичного источника, после чего транспортирует ее в место потребления или хранения. Станции ХВО устанавливаются для улучшения первоначальных качеств воды и очистки таковой. За транспортировку и подачу воды отвечают водопроводные сети и водоотводы. Для хранения очищенной воды используются различные резервуары.

Так же в комплектацию подобных систем входят устройства для охлаждения и очистки. Стоит отметить, что в них включены, в том числе и устройства, отвечающие за очистку сточных вод. Все эти компоненты работают не прекращая, ежеминутно добывая и очищая воду. Именно поэтому каждый из этих элементов должен четко выполнять возложенные на него задачи, дабы весь механизм работал непрерывно и слаженно.

Содержание

Классификация основных устройств

В современном быту человек встречает каждый день множество различных систем водоснабжения. Большинство из них подразделяются на определенные виды, исходя из таких признаков:

1. Опираясь на способ разделения воды и способ транспортировки. Их можно разделить также на комбинированные, децентрализованные и централизованные.
2. Основываясь на разновидностях обсуживаемых сооружений. Встречаются железнодорожные, сельскохозяйственные, промышленные, поселковые и городские.
3. Опираясь на объем используемой жидкости на предприятиях. Подразделяются на комбинированные, продувные, полузамкнутые, замкнутые, оборотные и с использованием воды.
4. Базируясь на показателях подачи жидкости. Выделяют комбинированные, напорные и самотечные.
5. Сформированные по территориальному признаку. Могут быть внутриплощадочными, внеплощадочными, способными обслуживать одновременно несколько объектов, районные, групповые и местные.
6. Исходя из источников природного происхождения. Встречаются устройства смешанного питания, которые выкачивают воду из источников подземного происхождения и те, которые берут жидкость из поверхностных источников.
7. По назначению. Встречаются сельскохозяйственные, производственные и противопожарные. При этом они одновременно могут быть объединенными и самостоятельными. Первый вид устройств встречается в случае, если это выгодно с экономической точки зрения, или к воде предъявлены определенные требования касательно ее качества.

Основные схемы и водоснабжения

Первый вариант

К первому типу схем относятся те, в основе которых лежит использование поверхностных источников. Из имеющегося источника вода забирается внутрь очистной системы при помощи одной из установленных станций. После обеззараживания и очистки жидкость попадает в заранее подготовленные резервуары. После этого при помощи насосов вода будет поставляться потребителям по системе трубопроводов. В течение суток подача воды будет не равномерной, если речь идет о городском водоснабжении, ведь ночью воду практически никто не использует, в отличие от раннего утра и позднего вечера. Если информация касается крупных предприятий, то после смен потребление воды практически равное нулю, в отличие от дневного времени. Стабильность работы подобных устройств обусловлено правильным проектированием, которое позволяет добиться равномерной производительности. Подъемные насосы второго уровня проектируются с учетом возможных изменений показателя производительности в течение суток. В этом случае объем подаваемой жидкости должен приблизительно равняться ее расходу.

Производительность

Показатели касательно производительности насосных устройств первого подъема должны быть больше минимальной отметки и одновременно меньше максимального показателя, относящегося к производительности насосов второго подъема. Станции насосов, относящиеся ко второму подъему в часы спокойствия (минимальной потребительской активности), поступают в очистные сооружения путем накапливания жидкости в отстойниках (резервуарах). В те часы, когда наблюдается максимальная потребительская активность среди населения, используется та жидкость, находящаяся в резервуарах, которые, по сути, являются регулирующими емкостями. Там же находится жидкость, используемая для личных нужд самих станций и случаев, где необходимо тушение пожаров.

Для регулирования расходов второго подъема и уровнем потребления используются водонапорные башни. Они представлены в виде специальных утепленных резервуаров, которые находятся на поверхности земли на специальных конструкциях – стволах. Высота будет напрямую зависеть от мощности необходимого для населения объема. Комплектация систем водоснабжения будет напрямую зависеть от типа источников водоснабжения и качества жидкости, содержащейся в нем. В случае необходимости некоторые элементы могут объединяться, а в некоторых может отсутствовать такая необходимость.

Второй вариант

Ко второму типу можно отнести схемы, которые предусматривают использование подземных источников. Для попадания жидкости внутрь системы используются колодцы трубчатого типа, в которых находятся насосы. В большинстве случаев устройство первого подъема совмещено с основным водопроводным сооружением, при этом очистных сооружений и вовсе нет. Но этот вариант возможен только в том случае, если качество подземных вод надлежащего уровня. Для достижения большего уровня безопасности, в каждой системе имеется несколько однотипных сооружений, том числе и резервное механическое и насосное оборудование. На большинстве схемах указываются лишь основное оборудование. Только таким образом можно добиться беспрерывной подачи очищенной жидкости потребителям.

Распределительные устройства и камеры переключения находятся между основными установками. Они отвечают за своевременное отключение и включение дополнительных устройств, оборудования и насосов. Также производится установка смотровых колодцев, которые позволяют отключать отдельные участки, находящиеся в общей сети и гидранты, которые используются во время пожаров. Для пересечения водопроводной системы мостов, автомобильных магистралей, железнодорожных путей и оврагов используется особая система прокладки труб, монтаж которых производится на дно глубоких траншей.

Основные источники

В этом случае могут быть использованы моря, озера, реки и некоторые подземные водоемы. Места расположения сооружений станции первого подъема и водозабора устанавливаются исключительно основываясь на санитарных показателях, таким образом, используя исключительно чистую воду. Если забор производится из реки, то используется тот же уровень, что и прохождение течения. При использовании подземных источников добиться наиболее высокого уровня воды (ее чистоты), можно путем использования подземных источников, которые расположены в нижних водоносных слоях. Это позволяет обустраивать систему в пределах пункта водоснабжения, чего нельзя делать при использовании рек и водоемов.

Такие системы можно обустраивать как вдалеке от населенных пунктов, так и в непосредственной близости от них. В первом случае возможно совмещение станций подъема первого и второго типа при условии, что они находятся в одном сооружении. Стоит обратить внимание, что речь идет не только об определенном объеме воды, который понадобится населению в течение суток, но и об определенном давлении – свободный напор подачи воды. За этот показатель отвечает вторая станция подъема и присутствующая поблизости водонапорная башня, которая используется в часы максимального потребления. Для сокращения высотности водонапорной башни возможна ее установка на возвышенной местности.

Практическое значение

В случае, если особой очистки вода не требует, можно существенно упростить общую систему водоснабжения. Теряется необходимость в присутствии не только очистных сооружений, но и дополнительных резервуарах и насосах второго подъема. От типа местности будет зависеть используемая схема водоснабжения. Если речь идет о горной местности, где источники чистой воды находятся на более высоком уровне, нежели населенные пункты, то вода будет пускаться на самотек, так как насосная станция или оборудование не понадобится. Районные и групповые водопроводы имеют важное практическое значение, при котором водоснабжение производится одновременно нескольких объектов (возможно различного назначения). Это дает возможность существенно сэкономить, так как обслуживание только одной системы в разы дешевле, чем одновременно нескольких. Стоит обратить внимание, что в этом случае надежность системы также будет выше.

Классификация систем водоснабжения

Все типы систем водоснабжения, которые используются в практических целях, можно классифицировать таким образом:

1. Исходя из назначения, системы подразделяются на: общие системы, снабжения железнодорожного транспорта, металлургических предприятий, электростанций, комбинатов химического назначения, производственные, сельскохозяйственные и коммунальные.
2. Исходя из целевого назначения разделяют на: противопожарные, поливочные, производственно-хозяйственные, противопожарно-хозяйственные и хозяйственно-питьевые.
3. Основываясь на типе используемых источников природного происхождения, делят системы на:

• смешанные;
• те, для которых используются артезианские источники;
• поверхностные (местные озера и реки).

1. Исходя из способов подачи жидкости, делятся на гравитационные и те, при которых используются насосы для перекачки воды.

Всех их можно отнести к нескольким категориям, таким как производственные цели и питьевые (хозяйственные) нужды.

Категории

В зависимости от требований и прямого назначения, которые выдвигаются самими потребителями, возможна самостоятельная установка подобных систем, при этом все будет зависеть от экономических условий и желаемого качества воды. Для городов создается единая противопожарная и хозяйственная система, которая размещается на территории города. Если речь идет о промышленниках, для которых степень очистки воды особой роли не играет, возможна установка водопроводов производственного типа. Если неподалеку находятся несколько предприятий одного типа, то возможно использование системы объединенного типа. В каждом городе присутствует несколько небольших предприятий, которые не нуждаются в очищенной воде, но ради которых не имеет смысла проводить отдельную систему (низкий уровень потребления). В этом случае они подключаются к общей системе и используют очищенную воду наравне с остальным населением.

Проект по водоснабжению населенного пункта: виды источников, системы подачи воды, особенности устройства наружных сетей и многое другое

Подводка наружных сетей к потребителю

Основной задачей, которая стоит перед проектировщиками систем водоснабжения, является рациональное использование ресурса, и его санитарная защищённость. В основном, воду потребляют: промышленность, сельское хозяйство и население.

И если во многих видах производств её можно использовать повторно, то для двух других категорий потребителей вода нужна питьевого качества. Проекты по водоснабжению поселка или города, разрабатываемые с учётом имеющихся источников и прочих местных условий, и призваны обеспечить необходимое качество и количество воды.

Вид источника водоснабжения, и что он определяет

В природе существует две категории источников, откуда человек может брать воду:

1. К первой относятся озёра, водохранилища и реки – то есть поверхностные источники пресной воды. В озёрах вода более чистая, меньше содержит взвешенных частиц и обладает большей степенью минерализации. В водохранилищах и реках вода более мягкая, содержит больше органических веществ, из-за чего уровень её цветности более высокий. В целом, качество воды в поверхностных источниках сильно колеблется в зависимости от сезона.

В поверхностных источниках вода имеет повышенную цветность

1. Ко второй категории относятся воды, добываемые из подземных водоносных горизонтов, а так же родников, самотёком выходящих на поверхность. Вода из таких источников имеет гораздо более высокое качество и ей не требуется глубокая очистка. Единственно, воды из наиболее глубоких известняковых слоёв, которые называют артезианскими, часто значительно обогащены железом и фтором.

На заметку: В таком случае, проект водоснабжения поселка или небольшого города, снабжающегося из артезианской скважины, предусматривает строительство станции, где вода должна очищаться на специальных установках.

Небольшая станция водоочистки

От вида источника зависит структура всей системы водоснабжения: её технологическая схема (один из вариантов представлен на фото снизу), виды и количество входящих в неё сооружений, стабильность подачи воды, строительная цена и эксплуатационные расходы.

Примерная схема водоснабжения из поверхностного источника

Главное, что должен обеспечить любой проект водоснабжения города, это:

• Питьевое качество;
• Необходимое количество;
• Оптимальную мощность, не вредящую экологии водоёма;
• Кратчайшее расстояние от источника до потребителя.

На заметку: Интенсивная эксплуатация подземных источников может нарушить естественную прочность глубоких слоёв грунта, да и мощностей их недостаточно, чтобы обеспечивать крупные населённые пункты. К тому же, добыча подземных вод – достаточно дорогое удовольствие, поэтому их применение ограничено.

Состав системы, начиная от водозабора

Для того чтобы снабдить население водой, необходимо построить целый комплекс, включающий в себя сооружения по забору, очистке и хранению ресурса, а так же его подачи к месту потребления.

• Для того и разрабатываются проекты водоснабжения города, чтобы точно определить, сколько и каких именно сооружений требуется для эффективного снабжения. При этом, кроме вида источника учитываются ещё многие факторы, по которым, собственно, и осуществляется классификация таких систем.

Все виды систем, которые могут сооружаться в населённых пунктах

• К поверхностным источникам, которые имеют свою собственную классификацию, предъявляются совсем иные требования, нежели к подземным. Особое значение здесь имеют не только гидрогеологическая обстановка, но и геологические особенности местности.

Виды поверхностных водозаборов

• Чтобы, к примеру, построить водозабор берегового типа, необходим крутой берег с плотным грунтом, превышающая десятиметровую отметку глубина, малое образование донных наносов.
• Для русловых сооружений наоборот: нужен пологий берег с неустойчивым грунтом, и малая глубина источника — им небольшое количество наносов на дне не страшно.
• В них могут проектироваться оголовки двух типов:
  1. Первый тип призван только защитить и укрепить окончания самотечных трубопроводов, забирающих из источника воду.
  2. Второй тип представляет собой камеру, принимающую воду. К ней присоединены концы труб, которые и берут воду из камеры.

Примечание: В большинстве случаев оголовки являются постоянно затопленными, но есть и незатопляемые варианты, или затопляемые только при высоком уровне воды.

Станции I и II подъёма

Водозабор является первым в цепочке сооружений водоснабжающей системы. Второй идёт станция I подъёма – если она, как в случае с подземным источником, не совмещается с водозабором.

Вариат второй: схема с очистным сооружением

Эта станция может осущетсвлять подачу воды по трём схемам:

1. Непосредственно на точки потребления — то есть, без предварительной очистки;
2. В накопительные резервуары;
3. На очистные сооружения.

Проект: водоснабжение поселка от подземного источника

Непосредственно в потребительскую сеть вода подаётся станцией II подъёма — с помощью насосов, которые, в зависимости от объёма накопительной ёмкости могут работать ступенчато или равномерно. Тут всё зависит от режима потребления ресурса, исходя из графика выбирается и схема подачи.

Всего может быть три варианта организации сети:

• С водонапорной башней, которая обычно располагается в начале сети. При такой схеме станцию рассчитывают на средний расход. Суть её работы такова: при минимальном потреблении вода накапливается в ёмкости с тем, чтобы в часы пик можно было поддерживать максимальный объём подачи.

Вариант с водонапорной башней

• С применением контрезервуара. Он, наоборот, выносится за пределы сети — такие схемы чаще всего используют при проектировании пожарных водопроводов или при их совмещении с хозяйственно-питьевыми;

Схема подачи воды с контррезервуаром

• Безбашенный. Так как в этой схеме нет аккумулирующей напор ёмкости, ей требуется большее число насосов. Их количество рассчитывают путём деления максимального расхода по графику, на максимальную подачу одного агрегата.

Схема без башни

Вариант с водонапорной башней встречается наиболее часто, так как это сооружение лучше всего обеспечивает стабильную работу сети. А так же, что немаловажно, башня позволяет уменьшить диаметр магистрального трубопровода – а соответственно, и её общую стоимость.

Кирпичная водонапорная башня

На поселковых водопроводах могут устанавливаться металлические башни. В более крупных населённых пунктах это чаще всего кирпичное сооружение в виде многогранного либо цилиндрического ствола, или железобетонное — в виде бака или стакана.

Более подробно с возможными схемами подачи воды вас ознакомит видео в этой статье.

Особенности устройства наружной сети

Комплекс сооружений, позволяющий доставить воду от источника до конечного потребителя, называют наружной системой водоснабжения.

Основные требования, которые к ней предъявляются, это:

• Экономичность;
• Экологическая надёжность;
• Бесперебойность работы с учётом роста потребления ресурса;
• Обеспечение питьевого качества и необходимого напора воды.

Сеть состоит из магистрального и распределительного трубопроводов: первый осуществляет транспортировку воды в жилые кварталы и микрорайоны, второй – к пожарным гидрантам.

По конфигурации сеть может быть:

1. Тупиковой — то есть, с разветвлённой структурой;

Что такое тупиковая сеть

1. Кольцевой (с замкнутым контуром).

Определение кольцевой сети

На заметку: Кольцевая сеть более надёжна, поэтому для обеспечения водой населённых пунктов чаще всего проектируют именно этот вариант. При этом прокладка трассы должна осуществляться кратчайшим путём и по наиболее возвышенным точкам в рельефе.

Состав трубопроводов

Естественно, основным материалом для магистралей являются трубы. Варианты могут быть разными, на выбор влияют климатические и гидрогеологические условия местности, сейсмичность, расчётные нагрузки и гидростатическое давление.

Небольшая инструкция по видам труб представлена в таблице:

Разновидность труб	Условия применения
Благодаря долговечности сплава, чугунные трубы очень широко применяются для прокладки наружных трубопроводов. Минус их заключается в том, что они плохо противостоят динамическим нагрузкам.
	В отличие от металлических труб, асбоцементные абсолютно не поддаются коррозии. К достоинствам можно отнести высокую прочность и низкую теплопроводность. Минус тот же, что и у чугуна – низкая сопротивляемость нагрузкам динамического характера.
	ЖБ трубы имеют высокую прочность и самый большой диапазон диаметров. Поэтому их чаще всего используют для прокладки трубопроводов высокого давления.
	Полиэтиленовые трубы и прочны, и легки, и имеют высокую коррозионную устойчивость. Недостаток один – высокий коэффициент линейного расширения.
	В стальных трубах объединены все достоинства вышеперечисленных вариантов. Высокая подверженность коррозии компенсируется нанесением цинкового или другого вида покрытий.

Кроме непосредственно труб, магистрали оснащаются разного рода арматурой:

1. Запорно-регулирующей (вентили и задвижки);
2. Предохранительной (обратные и редукционные клапаны, воздушные вантузы);
3. Водоразборной (колонки, выпуски, гидранты);
4. Компенсаторами.

В сети так же проектируются колодцы и камеры, в которых эта самая арматура и устанавливается. В основном, их стоят из монолитного или сборного железобетона.

• Защиту трубопроводов от динамических нагрузок может обеспечить только правильная глубина заложения.
• Низ трубы обязательно должен находиться дальше отметки промерзания грунта, а её верх должен быть закрыт минимум метровым слоем земли.

Установка тройника своими руками на развилке трубопровода

• В местах поворотов и разветвлений трубопроводов, на них монтируют фасонные части, а для защиты от внутреннего давления, в этих местах устанавливают специальные упоры.
• В тех местах, где магистраль пересекается с автомобильной или железной дорогой, прокладку труб осуществляют в путепроводах, либо под насыпями в водопропускных трубах.

Водопроводные трубы в защитном футляре

Как вариант, предусматривается футляр в виде другой трубы, диаметр которой на 30 см больше тубы водопроводной.

Подготовка воды

Крайне редко вода изначально имеет хорошее качество и не требует дополнительной очистки. Чаще всего анализы показывают, что использовать воду для питья можно только после проведения комплексных мероприятий по очистке.

Кроме качества воды в самом источнике, на выбор способов очистки влияют местные условия, назначение водопроводной сети, экономическая целесообразность и производительность очистной станции.

Перечень методов очистки выглядит примерно так:

Категория обработки воды	Современные методы достижения результата
Осветление	Коагуляция (в свободном объёме или в смесительных камерах); Отстаивание; Фильтрование.
Обеззараживание	Хлорирование; Озонирование; Бактерицидное облучение.
Специальные виды обработки	Умягчение (удаление солей); Обезжелезивание; Стабилизация (подкисление, фосфатирование, рекарбонизация); Охлаждение; Обессоливание.

Заключение

Организация систем водоснабжения является довольно сложным и ответственным процессом, и учесть все требования и нюансы может только грамотно разработанный проект. В случае ошибок в нём, либо неправильной эксплуатации систем, трубопроводы становятся постоянными источниками переувлажнения грунта.

Это приводит к его просадке не только под водопроводной магистралью, но и под другими, близко расположенными коммуникациями и сооружениями — чего никак нельзя допускать.

Такого быть не должно

Пособие по проектированию водоснабжения (и канализации), сети которых прокладываются в сложных геологических условиях, поможет обеспечить эксплуатационную надёжность систем, основными критериями которой является способность трубопроводов деформироваться без потери транспортируемого ресурса. Если утечка всё же произошла, важно иметь возможность быстро получить об этом информацию, а воду своевременно собрать и отвести в ливневую канализацию.