Технология водоснабжения населенных пунктов

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.

Тема 1.4. Основы водоснабжения населенных пунктов

Система водоснабжения – это комплекс инженерных сооружений, предназначенных для забора воды из источника водоснабжения, ее очистки, хранения и подачи к потребителям.

Системы водоснабжения (водопроводы) классифицируются по следующим признакам:

По виду обслуживаемого объекта системы водоснабжения делят на

— железнодорожные и др.

По назначению системы водоснабжения подразделяют

— хозяйственно-питьевые, предназначенные для подачи воды на хозяйственные и

питьевые нужды населения и работников предприятий;

— производственные, снабжающие водой технологические цехи;

— противопожарные, обеспечивающие подачу воды на тушение пожаров.

По способу подачи воды различают

— самотечные водопроводы (гравитационные);

— водопроводы с механической подачей воды (с помощью насосов).

По виду используемых природных источников различают водопроводы

— забирающие воду из поверхностных источников (рек, водохранилищ, озер, морей);

— забирающие воду из подземных источников (скважин, колодцев и т.д).

Имеются также водопроводы смешанного питания.

На основе технико-экономических расчетов часто устраивают объединенные системы водоснабжения: хозяйственно-противопожарные, производственно-противопожарные или производственно-хозяйственно-противопожарные.

Водоснабжение промышленных предприятий может быть:

— прямоточным – воду после потребления спускают в канализацию (самая распространенная и наименее экономична);

— оборотным – воду используют многократно после соответствующей обработки (очистки, охлаждения, подогрева)

— с последовательным (или с повторным) использованием воды – воду после использования в каком-либо технологическом процессе без промежуточной обработки подают для повторного применения.

Нормы водопотребления

Нормой водопотребления называют количество воды, расходуемое на определенные нужды в единицу времени или на единицу вырабатываемой продукции.

Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления в населенных пунктах назначают по СНиПу в зависимости от степени благоустройства районов жилой застройки и климатических условий.

Режим водопотребления

Потребление воды населением в течение года неравномерно. Так, летом ее расходуют больше, чем зимой, в предвыходные дни больше, чем в остальные дни недели. Отношение суточного расхода в дни наибольшего водопотребления

к среднему суточному расходу называют коэффициентом суточной неравномерности водопотребления

Величина зависит от степени благоустройства зданий. С увеличением степени благоустройства коэффициент суточной неравномерности уменьшается.

В течении суток потребление воды также неравномерно: ночью оно меньше, чем днем. Колебание потребления воды по часам суток зависит от расчетного числа жителей. Чем меньше населенный пункт, тем эта неравномерность больше. Потребление воды изменяется и в течение часа. Однако для упрощения расчетов условно считают, что в течение часа потребление воды остается неизменным.

Отношение часового расхода в часы наибольшего (максимального) водопотребления к среднему часовому расходу называют коэффициентом часовой неравномерности водопотребления

Коэффициент часовой неравномерности водопотребления для населенны пунктов принимают в зависимости от нормы водопотребления.

Свободный напор

Напор в наружной водопроводной сети должен обеспечивать подачу воды с некоторым запасом (остаточным напором ) в самую высокую и наиболее удаленную от наружной сети водоразборную точку внутри здания. Этот напор, м, называют свободным или необходимым

Где: – геометрическая высота подачи воды от поверхности земли до самой высокой водоразборной точки, м; – потери напора во внутренней сети, вводе и водомерном узле, – остаточный напор у диктующего прибора, м.

Геометрическую высоту подачи , м, определяют по формуле

Где: – превышение отметки пола 1-го этажа (этажа над поверхностью земли – планировочная высота); – число этажей в здании; – высота этажа здания; – высота расположение диктующего прибора над полом.

Рис. Схема подачи воды из наружной сети в здание

Источники водоснабжения

Водоснабжение населенных пунктов осуществляется из подземных и поверхностных источников.

Подземные воды образуются вследствие просачивания в землю атмосферных и поверхностных вод.

Подземные воды могут быть безнапорными и напорными (артезианскими, т.е. самоизливающимися).

Безнапорные воды заполняют водоносные горизонты не полностью и имеют свободную поверхность (см. рис.). Водоносные горизонты, расположенные непосредственно у поверхности земли или в уровне соседних водоемов, называют грунтовыми. Они характеризуются загрязненностью и должны очищаться при использовании для целей водоснабжения.

Напорные воды заполняют водоносные горизонты полностью. Такие воды характеризуются высоким качеством и в большинстве случаев могут использоваться для хозяйственно-питьевых целей без очистки.

Безнапорные и напорные воды могут выходить на поверхность (родники). Ключевая вода отличается высоким качеством.

Рис. Схема образования и залегания подземных вод

1 — водоупорные породы; 2 — водоносные породы; И₁—И₃ — источники (родники) к – колодцы