Основные сведения о системах и схемах наружного водоснабжения

Системы водоснабжения – это комплекс сооружений для забора воды, очистки, хранения и подачи потребителям. В систему водоснабжения входят следующие сооружения: водоприемные сооружения (водозаборы), при помощи которых осуществляется забор (прием) воды из природных источников; насосные станции; сооружения для очистки воды (станция очистки); водоводы и водопроводные сети для подачи воды потребителям; башни и резервуары для создания запасов воды и регулирования напоров и расходов воды.

1. Системы водоснабжения классифицируются на: городские, поселковые, промышленные (производственные), сельскохозяйственные, железнодорожные и др.

2. По назначению: хозяйственно-питьевые предназначены для подачи потребителям питьевой воды, необходимой для хозяйственно-питьевых нужд; производственные – для подачи воды на производственные нужды, качество такой воды определяется требованиями технологического процесса; противопожарные предназначены для тушения огня, по качеству вода может быть и не питьевой.

3. По способу подачи воды: самотечные; напорные (подача воды с помощью насосов).

4. По виду используемых природных источников: забирающие воду из поверхностных источников (реки, озера и т. п.); забирающие из подземных источников (артезианские, родниковые).

Различают также районную систему водоснабжения, обеспечивающую водой несколько объектов; местную систему и зонную систему, устраиваемую при значительной территории водоснабжения и при значительных разницах в отметках отдельных потребителей воды. В зависимости от использования воды на промышленных предприятиях системы могут быть прямоточными (с однократным использованием воды), прямоточными с последовательным (повторным) использованием воды и оборотными с многократным использованием воды после ее доочистки или охлаждения в зависимости от технологического процесса.

Схемы водоснабжения различаются от того, какой источник водоснабжения используется для снабжения водой потребителя. Наиболее общая схема водоснабжения представлена на рис. 1.1.

Вода при помощи водоприемника забирается из реки и по самотечным трубам поступает в береговой колодец, а из него насосами 1 подъема подается на станцию очистки. Движение воды по очистным сооружениям происходит самотеком.

Рис. 1.1. Общая схема водоснабжения населенного пункта

1 – водозаборное (водоприемное) сооружение; 2 – насосная станция 1 подъема; 3 – станция очистки природной воды; 4 – резервуары чистой воды; 5 – насосная станция 2 подъема; 6 – водонапорная башня; 7 – водопроводная сеть; 8 – самотечные трубы; 9 – напорные водоводы.

Из станции очистки очищенная вода поступает в запасные резервуары чистой воды, откуда насосами 2 подъема подается по водоводам в напорнорегулирующее сооружение – водонапорную башню, из которой по магистральным водоводам вода поступает в распределительные трубопроводы водопроводной сети города.

Водонапорная башня служит для хранения и аккумулирования запасов воды. Устанавливают ее на территории населенного пункта, на возвышенности. Необходимость ее устройства вызвана тем, что в течение суток расход в водонапорной сети колеблется, а подача воды насосами 1 подъема относительно равномерна. В то время суток, когда насосы подают недостаточно для сети, вода расходуется из башни. Водонапорная башня, расположенная в противоположном конце города от насосной станции, называется контррезервуаром. При наличии вблизи населенного места значительного естественного возвышения вместо водонапорной башни сооружают наземный водонапорный резервуар. В крупных городах в связи с большим и сравнительно равномерным водопотреблением отпадает необходимость в водонапорной башне, т.к. соответствие режимов работы насосов режиму водопотребления можно добиться ступенчатой работой насосов.

Схема водоснабжения может быть иной. Насосная станция 2 подъема может располагаться совместно с водозабором (совмещенная) или насосная станция 1 может быть в одном здании. Иногда станция очистки, насосная станция 2 подъема и резервуары чистой воды (РЧВ) могут располагаться вблизи города.

При использовании источником воды подземных вод отпадает необходимость в строительстве очистной станции, а также и насосной станции 2 подъема, т.к. в этих случаях вода прямо из артезианских источников насосами подается по водоводам в магистральные сети.

Норма и режим водопотребления

Норма водопотребления – это количество воды, расходуемое на определенные нужды в единицу времени или на единицу выпускаемой продукции (q_о, л/с)

Степень благоустройства районов жилой застройки	Норма хозяйственно-питьевого водопотребления в населенных пунктах на одного жителя среднесуточная (за год), л/с
Застройка зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией без ванн То же, с ваннами и водонагревателями То же, с централизованным горячим водоснабжением Застройка зданиями, не оборудованными водопроводом и канализацией, с водопользованием из водоразборных колонок	125 – 160 160 – 230 230 – 350 30 – 50

Существуют нормы хозяйственно-питьевого водопотребления, промышленного водопотребления и пожаротушения. Для населенных мест промышленных предприятий нормы хозяйственно-питьевого водопотребления назначают по СНиП РК 04.01.02-2001 «Наружные сети и сооружения. Водоснабжение» и зависят от степени благоустройства населенных мест (табл. 1.1.)

Нормы водопотребления для тушения пожаров также устанавливают в соответствии с СНиП 2.04 01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий». Расчетная продолжительность пожара – 3 ч. В период пожара обеспечивается подача расчетного расхода. В случае недостаточной мощности водопровода устраивают резервуары неприкосновенного запаса воды. Израсходованная вода восстанавливается в течение 1 – 2 суток (на промышленном объекте). Количество воды на промышленные нужды зависит от характера производства.

Режим водопотребления в течение года неравномерен; больше расходуется воды летом, чем зимой, в предвыходные дни больше, чем в другие дни, что характеризуется коэффициентом суточной неравномерности водопотребления и зависит от степени благоустройства.

где Q_maxсут – расчетный расход в сутки наибольшего водопотребления, Q_ср.сут – средний (за год) суточный расход.

В течение суток потребление так же неравномерно: ночью меньше, чем днем. Такая неравномерность характеризуется коэффициентом часовой неравномерности:

где Q_maxчас – расчетный расход в час наибольшего водопотребления, Q_ср.час – средний часовой расход.

Для населенных мест он принимается в зависимости от нормы водопотребления. Режим водопотребления принято представлять в виде графиков или таблиц, показывающих изменение расхода по часам суток (рис. 1.2.).

Рис. 1.2. Ступенчатый график водопотребления

Схема наружного 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.