Система водоснабжения города: схемы снабжения водой для бытовых и промышленных нужд

Для обеспечения водой каждого потребителя вся земля под городом пронизана трубами

Города – это населенные пункты, в которых помимо большой численности бытовых потребителей воды есть и промышленные объекты, также нуждающиеся в её непрерывной подаче. Поэтому городская система водоснабжения относится к категории крупных. Это сложный механизм, стабильная работа которого зависит от множества взаимосвязанных факторов.

Схемы снабжения городов питьевой водой

Водоснабжение в городах является рынком монопольным – его реализует одно централизованное предприятие, отвечающее и за добычу воды, и за её очистку и подачу. Оно же на основании комплекса экономических и технических показателей определяет источники воды и схемы её доставки потребителю.

Предприятие «Водоканал» есть в каждом городе

В свою очередь, схема городского водоснабжения зависит от удаленности снабжаемых объектов от источника, его мощности и качества воды в нем, рельефа местности и других факторов. Рассмотрим самые основные системы водоснабжения городов.

Напорное водоснабжение из природного источника

Довольно часто организация водоснабжения города осуществляется из расположенного поблизости природного источника пресной воды – реки или озера.

Если его уровень ниже отметки снабжаемой водой территории, применяется следующая схема:

Схема водоснабжения города – план и разрез

• Самотеком по трубам 2 вода из реки поступает в водоприемник, а из него – в береговой колодец 3.
• Насосы первого подъема 4 подают воду из колодца к очистным сооружениям (в отстойники 5 и на фильтры 6). Здесь вода очищается и обеззараживается.
• Затем очищенная вода самотеком поступает в подземный резервуар 7 для хранения запасов чистой воды.
• Далее располагается насосная станция 8 с насосами второго подъема, которые по водоводам 9 подают воду в водонапорную башню 10 либо другой резервуар, расположенный выше уровня потребителей.

Для справки. Если на местности есть естественное возвышение, напорно-регулирующее сооружение размещают на нем.

• Также системы городского водоснабжения включают в себя магистральные (11) и распределительные (12) трубы, по которым вода из башни подается потребителям.

Прокладка распределительной системы труб

Схематично все выглядит довольно просто. На самом деле технология водоснабжения города – очень сложный процесс. Система должна быть надежной и эффективной, способной обеспечить достаточным количеством и напором воды самые удаленные и высоко расположенные точки.

• Существует такое понятие, как управление водоснабжением города. То есть, оно работает не само по себе, а управляется в зависимости от времени суток, уровня воды в источнике, её меняющегося состава, возникающих чрезвычайных ситуаций.
• Наиболее эффективная работа очистных сооружений достигается путем обеспечения равномерного поступления воды. За это отвечают насосы первого уровня. Но водопотребление в дневные и ночные часы не постоянно, поэтому излишки очищенной воды накапливаются в запасном резервуаре.

График суточного водопотребления

• Регулирование работы насосов второго уровня, перекачивающих воду из этого резервуара, позволяет в любое время суток поставлять потребителям её необходимое количество.
• Но водоснабжение в крупных городах – процесс сложный: невозможно просчитать точно, хватит ли в любой момент того количества воды, которое подается насосами в систему, или возникнут её неизрасходованные излишки.
• Чтобы нивелировать неравномерное потребление, и нужна водонапорная башня. Излишки воды накапливаются в ней, а в моменты наибольшего разбора самотеком поступают в систему.

Для справки. Водонапорные башни и другие напорно-регулирующие сооружения выполняют в водоснабжении города и роль резервуара для хранения запасов воды на случай тушения пожара.

• На приведенной выше схеме водонапорная башня расположена очень удобно – в начале сети. Но её часто приходится размещать совсем в другом месте, где есть естественная возвышенность. Такое удаленное напорно-регулирующее сооружение называют контррезервуаром, и при его наличии система управления водоснабжением города будет отличаться от описанной.

Схема водоснабжения с контррезервуаром

• В часы максимального разбора воды она подается в систему с двух сторон: от контррезервуара Qб и от насосов второго подъема Qн.
• Qн и Qб – известные регулируемые параметры. Зная их и режим отбора воды потребителями в разные часы, намечаются районы, которые питаются от башни и от насосов.
• На границе этих районов (а-а) противоположные потоки встречаются. При недостатке воды в одном из районов они компенсируются потоками с другой стороны.

Самотечное водоснабжение из природного источника

Если населенный пункт находится в низине, а источник воды расположен на высоте, достаточной для обеспечения необходимого напора без использования насосов, применяется самотечная система холодного водоснабжения в городе.

Схема самотечного водоснабжения

• Из водоприемника 1 вода по самотечным трубам поступает на очистные сооружения 3.
• Из них, так же самотеком, стекает в разгрузочный колодец 4, предназначенный для сброса избыточного давления в сети, и в хранилище воды.

• Далее по магистральному трубопроводу вода идет в городскую водопроводную сеть.

Такое водоснабжение поселков-городов требует гораздо меньших затрат на строительство и эксплуатацию. Кроме того, оно не нуждается в электротехническом оборудовании и потому считается более надежным.

Напорное водоснабжение из скважин

При отсутствии поблизости наземного источника водоснабжение в городе осуществляется с помощью артезианских скважин. Как правило, качество подземных вод удовлетворяет требования потребителей без дополнительной очистки, поэтому необходимость в строительстве очистных сооружений отпадает.

Схема водоснабжения из артезианской скважины

• Вода из подземного источника 1 с помощью мощных погружных насосов подается в накопительный резервуар 2.

Так выглядит насос для забора воды из скважины

• Оттуда насосами второго подъема 3 она направляется в водонапорную башню 4 и по магистральным водоводам 5 к потребителям.

Чаще всего водоснабжение крупных городов осуществляется из нескольких подземных источников, расположенных в разных направлениях. В зависимости от их количества, оно может быть двух-, трех- или многосторонним. Чем больше источников, тем равномернее вода распределяется по сети и поступает к потребителям.

Водоснабжение городов – водозаборы с трех сторон

Схема та же: из скважин 1 вода закачивается в резервуары 2, а из них насосами 3 подается в городскую водопроводную сеть.

Обратите внимание. Для защиты места водозабора от умышленного или случайного загрязнения, вокруг него организуется зона санитарной охраны (ЗСО) из трех поясов.

Системами коммунального водоснабжения и водоотведения в городах устанавливаются зоны охраны водозаборов

Если город снабжается из разных источников – поверхностных и подземных, то последние часто играют роль аварийных и используются в условиях особого периода.

Система горячего водоснабжения города основана на использовании котельных, в которых вода из водопровода подогревается до нужной температуры и подается потребителям по отдельной системе труб. Мощность и количество тепловых пунктов определяется исходя из потребностей обслуживаемого района.

Схема централизованного горячего водоснабжения

Для справки. В последние годы в городах строят дома с автономным отоплением и горячим водоснабжением, обеспечиваемым двухконтурными газовыми котлами. Жильцы таких домов могут своими руками регулировать температуру воды, что невозможно при централизованном снабжении.

Системы местного водоснабжения

К крупным городам часто прилегают другие населенные пункты, в них встречаются современные районы с высотной застройкой. Отдаленное положение или слишком высокий уровень водозаборных точек приводят к тому, что водоснабжение военных городков и прочих проблемных потребителей оказывается недостаточным.

Водоснабжение академгородка, удаленного от города, решается на основании технико-экономических расчетов

Чаще всего это связано с тем, что когда выполнялся расчет водоснабжения города, их ещё не было в наличии либо включение их в единую сеть было экономически нецелесообразно.

В таких случаях монтируют системы местного водоснабжения с насосными установками небольшой производительности, которые работают на повышение давления в наружной водопроводной сети. Благодаря им удается поставлять воду в благоприятном режиме и в отдаленные части города, и в районы с неблагоприятным рельефом, и в высотные здания.

Противопожарное водоснабжение города

Городские противопожарные водопроводы объединены с хозяйственно-питьевыми. В большинстве случаев это водопроводы низкого давления.

1. В малых городах обеспечение необходимого расхода воды для тушения пожаров осуществляется путем включения резервных насосов второго подъема.
2. В крупных мегаполисах расходы воды на пожаротушение составляют очень малую часть от хозяйственно-питьевых, и не оказывают значимого влияния на городское водоснабжение. Поэтому насосы второго подъема даже при возникновении чрезвычайных ситуаций работают в обычном режиме.

Водоснабжение промышленных предприятий города

Как правило, бытовое и промышленное водоснабжение в городах осуществляется по единой схеме. Это связано с разбросанностью промышленных предприятий по территории. Даже если части из них не требуется очищенная вода питьевого качества, устраивать для них отдельные самостоятельные водопроводы бывает нецелесообразно.

Завод в черте города – распространенное явление

Но водоснабжение и канализация города строятся с тем расчетом, что на технические нужды такие предприятия тратят 30-50% от общего расхода воды.

Для справки. Автономной системой хозяйственно-противопожарного водоснабжения снабжаются лишь группы расположенных рядом предприятий или крупное предприятие с рабочим поселком при нем. В таких случаях схемы их водоснабжения ничем не отличаются от городских.

Если же предприятие легко обеспечить технической водой для производственных нужд, то к городской магистрали оно не подключается. А для получения питьевой воды используют артезианские скважины.

Предприятия, расположенные на берегу водоема, воду для производственных нужд берут прямо из него

Противопожарный водопровод на предприятиях чаще всего объединяется не с производственным, а с хозяйственно-питьевым. Это обусловлено тем, что последний охватывает большую часть потребителей, он более протяженный и разветвленный. А инструкция по поддержанию в нем постоянного напора менее требовательна, чем в случае с производственной водопроводной сетью.

Рассмотрим разные схемы, по которым предприятия водоснабжения города подключают к своим сетям производственные объекты. При их выборе учитываются три параметра: гарантированный напор в городской сети (Нг), требуемый предприятию напор для хозяйственно-питьевых нужд (Нтр.хоз) и нужд пожаротушения (Нтр.пож).

• Если гарантированный напор выше требуемых питьевого и противопожарного (Нтр.хоз Нтр.пож), выполняется обычное подключение к городской магистрали без повысительных насосов от двух точек.

Водоотведение и водоснабжение города и предприятия работают без участия промежуточного оборудования

• Если городское хозяйство водоснабжение питьевое обеспечивает в полном объеме, но напора в сети недостаточно для тушения пожаров на предприятии (Нтр.хоз Нг Заключение

Посмотрев видео в этой статье, вы узнаете ещё много интересного о снабжении водой крупных населенных пунктов. Все о водоснабжении городов в одной публикации описать сложно, но на нашем сайте вы найдете и другие интересные материалы на эту тему.

Расчет водоснабжения населенного пункта

Расчет объемов и режимов водопотребления населенным пунктом. Определение расходов воды на хозяйственно-питьевые и промышленные нужды. Выбор системы водоснабжения. Режим работы оборудования сети и водоводов. Расчет магистральной трубопроводной сети.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	04.12.2015
Размер файла	230,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Расчет объемов и режимов водопотребления

1.1 Определение суточных расходов воды

1.1.1Хозяйственно-питьевое водопотребление воды

1.1.2 Водопотребление промышленным предприятием

1.1.3 Общие суточные расходы воды в городе

1.1.4 Определение общего расхода водопотребления населенным пунктом

1.2 Установление режимов водопотребления и определение расчетных часовых расходов

2. Выбор схемы системы водоснабжения и режима работы ее элементов

2.1 Выбор и обоснование схемы системы водоснабжения

2.2 Определение вместимости водонапорной башни и резервуаров чистой воды

3. Магистральная трубопроводная сеть

3.1 Трассировка магистральной водопроводной сети и водопроводов

3.2Начальное потокораспределение и назначение диаметров труб участков

4. Гидравлические расчеты сети и водоводов

4.1 Определение высоты водонапорной башни

5. Описание устройства и оборудования сети и водоводов

Список использованной литературы

Система водоснабжения представляет собой комплекс сооружений для обеспечения определенной (данной) группы потребителей (данного объекта) водой в требуемых количествах и требуемого качества. Кроме того, система водоснабжения должна обладать определенной степенью надежности, то есть обеспечивать снабжение потребителей водой без недопустимого снижения установленных показателей своей работы в отношении количества или качества подаваемой воды (перерывы или снижение подачи воды или ухудшение ее качества в недопустимых пределах).

· Обеспечивать хозяйственно-питьевые нужды человека — питьевая вода, приготовление пищи, стирка, уборка жилья, санитарно-гигиенические требования;

· Обеспечивать производственные нужды, которые включают расход промышленных предприятий, транспорта, сельского хозяйства;

· Обеспечить необходимый запас воды для пожаротушения.

Чтобы максимально качественно выполнять цели водоснабжения, производится большая предварительная работа, включающая инженерные изыскания:

· Выявление криогенной текстуры грунта;

· Отбор проб грунта и воды для специальных исследований.

Цели водоснабжения в холодных климатических зонах достигаются наиболее полно, когда в выборе источника воды учитываются:

· Гидрологические условия промерзания;

· Гидрогеологические условия монтажа водоснабжения;

· Использование подземных вод.

1. Расчет объемов и режимов водопотребления

1.1 Определение суточных расходов воды

1.1.1Хозяйственно — питьевое водопотребление воды

Доля хозяйственно — питьевых нужд общий расход воды на нужды населения будет пропорционально числу жителей в населенном пункте. Для определения общего расхода при этом необходимо знать расход на хозяйственно — питьевые нужды, приходящиеся на одного жителя, т.е. удельный расход.

Он слагается из расходов на самые различные нужды в зависимости от характера установленного санитарно — технического оборудования зданий, благоустройства населенного пункта, климатических условий.

Учитывая неравномерность суточного водопотребления населением города , выделяют характерные ( расчетные ) суточные расходы: среднесуточный ( средний за год), в сутки наибольшего водопотребления, в сутки наименьшего водопотребления.

Расчетную численность населения получают как произведение заданной плотности населения и полной населенного пункта, определяемой по генплану.

; где — удельное водопотребление, л/сут на 1 ж

где Р — плотность населения -210 чел/га , — площадь, га (352 га)

73 920 чел * 240= 17 740 800 м3/сут

Среднесуточный расход воды на хозяйственно — питьевые нужды населения определяют :

Расход воды в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления определяют

17740, 8 = 25830,60 м3/ сут,

где — коэффициент суточной неравномерности водопотребления

= 17740,80 * 0,5 = 5765,76 м3/сут,

Расчетные часовые расходы воды определяют :

— коэффициент учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и др.

водоснабжение расход трубопроводный

-коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте (по табл. 2, СНиП 2.04.02-84).

1.1.2 Водопотребление промышленным предприятием

Расход воды на хозяйственно — питьевые нужды рабочих для горячих цехов -10 л, а в остальных цехах 5 л на каждого работника в смену:

Хозяйственно — питьевые нужды рабочих и служащих в смену определяются:

где =5 л/см =10 л/см

Расход воды на пользование душем определяют, исходя из часового расхода воды на одну душевую сетку 500 л при продолжительности пользовании душем 45 минут после окончания смены

Расход воды на производственные нужды промышленных предприятий принимается на основании технологических расчетов, т.е. в зависимости от населенного оборудования или на единицу выпускаемой продукции, и задается в задании — 20 м3/час

1.1.3 Общие суточные расходы воды в городе

Технологические процессы предприятий требуют воду питьевого качества. Учитывая это, а также то, что устройство раздельных хозяйственно — питьевых, поливочных водопроводов экономически нецелесообразно, принимают объединенную систему водоснабжения, единую для всех потребителей.

В таком случае общие расчетные расходы воды определяют как сумму соответствующих суточных расходов потребителей

17740,80+(118,8+253,44+480)= 18593,04 л/с

1.1.4 Расход воды на пожаротушение

Расчетный расход воды на пожаротушение определяют с учетом нормативного расхода воды на один пожар и числа единовременных пожаров:

Число пожаров в населенном пункте: 2

Расход воды на тушение — 35 л/с

Длительность пожара — 10 мин

1.1.4 Определение общего расхода водопотребления населенным пунктом

1.2 Установление режимов водопотребления и определение расчетных часовых расходов

Водопотребление по часам суток неравномерное и определяется режимами расходования воды различными категориями потребителей

А) режим хозяйственно-питьевого водопотребления населением города характеризуется максимальным коэффициентом часовой неравномерности потребления воды

Где =1,2 — 1,4 — коэффициент учитывающий степень благоустройства зданий, режим работ предприятий и другие местные условия;

— коэффициент, учитывающий количество жителей в населенном пункте( по СНиП)

По вычисленному принимают типовой график водопотребления по часам суток;

Б) режим хозяйственно-питьевого водопотребления рабочих на промпредприятий определяют для каждой смены;

В) режим водопотребления воды для технологические нужды промпредприятия определяется технологическим процессом. Он задан равномерным в течение суток;

Г) общий режим водопотребления городом устанавливают путем сложения расходов воды всеми категориями потребителей в соответствующие часы суток.

2. Выбор схемы системы водоснабжения и режима работы ее элементов

Выбор схемы системы водоснабжения предполагает определение такой ее структуры, чтобы она в любой момент времени обеспечивала надежную и экономичную подачу потребителей необходимых расходов воды требуемого качества и под требуемым напором. Состав принятых элементов и сооружений системы в значительной мере определяет режим их работы.

2.1 Выбор и обоснование схемы системы водоснабжения

Система водоснабжения представляет собой комплекс сооружений для обеспечения определенного группы потребителей водой в требуемых количествах и требуемого качества, с необходимой степенью надежности.

Система водоснабжения населенных мест должна обеспечивать получение воды из природных источников, ее очистку и подачу к местам потребления.

Для выполнения этих задач служат следующие сооружения, обычно входящие в состав системы водоснабжения:

А) водозаборные сооружения ,

Б) насосные станции,

В) очистные сооружения,

Г) водоводы и запасные емкости,

Д) регулирующие и запасные емкости.

Так как вода на промпредприятиях может быть питьевого качества, что не препятствует технологическим процессам, то в данном курсовом проекте принята единая система хозяйственно-питьевого противопожарного водопровода. С расположением водонапорной башни в начале сети, в наиболее возвышенном пункте, также принята кольцевая водопроводная сеть.

2.2 Определение вместимости водонапорной башни и резервуаров чистой воды

Полная вместимость бака водонапорной башни складывается из регулирующей вместимости и вместимости для хранения неприкосновенного 10 минутного запаса воды для тушения одного наружного и одного внутреннего пожаров.

W = = 21+1256,89 = 1277,89 )

расход воды городом, %

подача воды насосами, м3

поступление воды в бак, м3

расход воды из бака, м3

остаток воды в баке к концу часа, м3

3. Магистральная трубопроводная сеть

3.1 Трассировка магистральной водопроводной сети и водопроводов

Для удовлетворения требований, предъявляемых к системам подачи и распределения воды, трассировка магистральных сетей и водопроводов должна осуществляться исходя из следующих рекомендаций:

1. Сеть должна достаточно равномерно распологаться на территории города с учетом возможности экономичного (кратчайшего) и надежного подключения к ней крупных потребителей воды(промпредприятий). Участки сети прокладываются по улицам и обеспечением двухстороннего подключения к ним крупных распределительных линий и домовых вводов. Протяженность чисто транзитных магистралей (проходящих через незастроенную и не подлежащую застройке территорию) и участков с односторонним отборам (застройка только с одной стороны) должна быть минимальна.

2. Вода от источника до потребителей должна транспортироваться кратчайшими путями с учетом естественных и искусственных препятствий и возможности производства работ с применением техники и механизмов при строительстве и эксплуатации.

3. Требование надежности (при аварии водовода или любого участка не должно превышать 30%, а напор во всех точках сети при этом должен быть менее 10 мм.вод.ст) обеспечиваются путем прокладки 2-х водоводов, и устройством кольцевой магистральной сети с организацией ремонтных участков.

4. Водонапорная башня размещается в самой высокой точке естественного рельефа на территории города или в его окрестностях. Тем самым обеспечивается минимальная высота ствола башни.

Трассировку водоводов и сети осуществляют в следующем порядке. Определяются основные направления движения воды от головных водопроводных сооружений к городу и по его территории к потребителям, после чего намечаются трассы водоводов и магистральной сети. Между магистралями (в их начале, середине и конце) предусматривают перемычки, в результате чего получается кольцевая сеть.

При нормальной работе сети магистрали служат как для подачи воды близлежащим потребителям, так и для транзита воды для потребителей, расположенных дальше. Перемычки при этом выполняют только первую функцию.

Для данной курсовой работы приняты схемы, где нет четкого различия между магистралями и перемычками. Все участки выполняют обе вышеуказанные функции как при нормальной работе, так и при авариях.

3.2 Начальное потокораспределение и назначение диаметров труб участков

При заданных конфигурации сети, длине ее линий, местах и величинах отборов воды из сети может быть намечено неограниченное число вариантов распределения расходов воды по ее участкам.

Очень важно, с точки зрения уменьшение объема вычислительных работ, выбрать такой вариант потокораспределения, который бы незначительно отличался от истинного потокораспределения, получаемого в результате увязки сети.

Назначение диаметров труб участков сети является также одним из наиболее ответственных моментов процесса проектирования. Именно от того, какие диаметры будут приняты, зависит фактическое потокораспределение, а задача состоит в том, чтобы при заданной конфигурации сети достичь максимальной надежности пр минимальных затратах.

Минимум затрат обеспечивают назначением экономически наивыгоднейших диаметров труб участков сети.

Диаметры перемычек, осуществляющих переброску транзитных расходов при авариях сети, назначаются конструктивно и равны диаметрам магистралей, следующих за данными перемычками.

4. Гидравлические расчеты сети и водоводов

Целью гидравлической увязки сети является установление истинного потокораспределения путем последовательной корректировки начального потокораспределения при соблюдении баланса расходов в узлах и определение соответствующих потерь напора на участках сети.