Виды систем водоснабжения

В этой статье мы ответим на вопрос, какие существуют системы водоснабжения. Назовем и опишем типы с учетом их разделения по следующим основным критериям.

• Количество потребителей.
• Назначение.
• Методы доставки воды.
• Характер ее использования.
• Виды источников для водоснабжения.
• Комплексность обслуживания потребителей.

Сразу отметим, что схемы систем водоснабжения составляются индивидуально в каждом конкретном случае. На вопрос, что войдет в систему водоснабжения, инженеры отвечают на этапе проектирования. Состав той или иной сети зависит от большого количества факторов. Среди них:

• удаленность источника воды;
• метод ее забора и транспортировки;
• объемы потребление;
• назначение водопровода;
• и пр.

Какие бывают системы водоснабжения

Какие существуют системы водоснабжения в зависимости от количества потребителей

Начнем с того, что системы водоснабжения бывают централизованными и автономными.

• Инженерные сети первого типа рассчитаны на большое количество потребителей. Вода для них берется из единой системы коммуникаций. Централизованные сети обычно сочетают в себе холодное и горячее водоснабжение. Такие системы имеют сложные схемы и состоят из большого количества установок и коммуникаций.
• Автономные сети снабжают водой ограниченное число потребителей. Чаще всего такие системы устанавливают в частных домах. Вода из расположенного близко к зданию источника подается при помощи насоса. Для нагрева жидкости обычно используют бытовые водонагреватели.

Виды систем водоснабжения по назначению

По назначению системы водоснабжения делят на 5 видов.

1. Хозяйственно-бытовые. По ним получает воду большинство гражданских, коммерческих, административных и иных объектов, расположенных в крупных населенных пунктах.
2. Сельскохозяйственные. Эти системы используют для водоснабжения животноводческих и растениеводческих хозяйств.
3. Производственного назначения. Такие сети прокладывают на предприятиях различных отраслей промышленности.
4. Противопожарные. Это специализированные системы водоснабжения, предназначенные для ликвидации ЧС.
5. Комбинированные. Используются в различных целях.

Виды систем водоснабжения в зависимости от типов источников воды

• Сети, подключенные к поверхностным источникам. Вода берется из рек, водохранилищ и озер.
• Сети, подключенные к подземным источникам. Потребителям подаются грунтовые воды.
• Комбинированные системы. Задействуются поверхностные и подземные источники воды.

Виды систем водоснабжения в зависимости от методов подачи воды

Здесь выделяют следующие типы систем водоснабжения.

• Самотечные. Вода по коммуникациям течет самостоятельно под воздействием гравитации.
• С принудительной доставкой воды. Среда транспортируется при помощи насосных установок.
• Комбинированные. В таких сетях используют оба метода доставки воды.

Виды систем водоснабжения по характеру использования воды

Вода на промышленных объектах может использоваться по-разному. По этому критерию системы водоснабжения разделяют на три вида.

1. Прямоточные. Вода в таких системах используется однократно, а затем сливается в канализацию или подается на очистку. Это оправдано в двух случаях.
   • Вода входит в состав конечной продукции. Отличные примеры — жидкие суспендированные удобрения, минеральные кислоты и пр.
   • Состав жидкости значительно изменяется в худшую сторону (к примеру, при электролизе). Повторное использование такой воды нецелесообразно.
2. Оборотные. Такие системы обычно используют для охлаждения чего-либо. Нагретую среду охлаждают и повторно применяют на том же объекте. В некоторых случаях в состав оборотных систем входят очистные сооружения.
3. Прямоточные с повторным применением. Прокладка такой системы актуальна в том случае, если отработанная вода, непригодная для повторного применения на одном объекте, может быть использована на другом.

Виды систем водоснабжения по комплексности обслуживания потребителей

Системы водоснабжения бывают объединенными, неполно-раздельными и раздельными.

• От сетей первого типа получают воду все потребители. Обычно в таких системах транспортируется питьевая вода. Такой подход в промышленности оправдан в том случае, если для производства продукции нужна вода хорошего качества, либо жидкости требуется очень мало.
• Неполно-раздельные системы прокладывают в тех случаях, если производство продукции требует большого количества воды невысокого качества.
• Раздельные системы встречаются редко. Их прокладка предполагает построение отдельных сетей для противопожарных, питьевых и производственных нужд.

В заключении

В заключении стоит отметить, что в состав систем водоснабжения могут входить трубы и фитинги, изготовленные из различных материалов. При прокладке используют стальные, чугунные, медные, металлопластиковые конструкции, а также коммуникации, изготовленные из полиэтилена низкого давления. Последние в настоящее время встречаются чаще всего. Это обуславливается следующими преимуществами ПНД-труб.

• Долговечность.
• Коррозионная стойкость.
• Гибкость и легкость.
• Простота монтажа.
• Низкая стоимость.

Система водоснабжения городских территорий

Системой водоснабжения города называют комплекс инженерных сооружений, предназначенных для забора воды из источника, очистки, хранения и подачи потребителю.

Природные источники водоснабжения подразделяются на:

1) Поверхностные (реки, озёра, водохранилища). Имеют следующие характеристики:

— содержание органических веществ

2) Подземные (грунтовые воды, артезианские родники). Их характеристики:

— малое содержание органики

Т.о. подземные предпочтительнее, но их мало (небольшой дебет).

Источник водоснабжения должен отвечать следующим требованиям:

1.Бесперебойная подача качественной воды

2.Достаточная мощность (экологическое равновесие)

3. Небольшое расстояние от объекта потребления

Основными категориями потребления явл.:

— хозяйственно-питьевые нужды (вкл. поливка)

— производственные цели (транспорт, с/х, промышленность)

— пожаротушение и собств. нужды, водопровод (промывка фильтров, сети и т.д.)

Сети и сооружения системы водоснабжения города с поверхност­ным источником представлены на рис. 1а. Вода поступает в во­дозаборные сооружения 7, откуда насосами насосной станции пер­вого подъема 2 по водоводам первого подъема 3 подается на очистные сооружения 4. После очистки из резервуаров чистой воды 5 она забирается насосами насосной станции второго подъема 6 и по водоводам второго подъема 7 подается в наружную водопро­водную сеть города 8, распределяющую воду по отдельным рай­онам и кварталам города. Водонапорная башня 9 может распола­гаться перед, в середине, либо за сетью города. В последнем случае она называется контрбашней. Сеть города с водонапорной башней соединяют водоводы 10. Все водоводы проектируются не менее чем в две нитки на случай аварии. Аварийный водовод должен обеспечи­вать пропуск не менее 70% суточного потребления воды городом. По способу подачи воды водоводы могут быть нагнета тельными и самотечными.

Взаимное расположение сооружений системы водоснабжения их состав могут быть различными. Насосная водопроводная станция первого подъема может быть совмещена с водоприемным сооружением, а насосная станция второго подъема располагаться в одном блоке с резервуаром чистой воды. Существенное влияние на расположение сооружений системы оказывает рельеф местности. При расположении источника водоснабжения на значительной вы­соте по отношению к городу вода из источника подается без помощи насосов, т. е. самотеком. Водонапорная башня всегда располагается на возвышенностей. При наличии вблизи населенного пункта значительного естественного возвышения вместо водона­порной башни проектируется нагорный резервуар.

Водонапорная башня в системе выполняет напорно-регулирующую функцию, т. е. компенсирует несовпадение режимов подачи воды насосами и ее потребление городом в отдельные часы суток, аккумулируя избыток подаваемой воды в одни часы и восполняя ее недостачу в другие. При этом расход воды для тушения одного внутреннего и одного наружного пожара в течение 10 мин хранится в баке башни постоянно. Если водонапорная башня в системе водоснабжения города отсутствует, то в часы минимального водопотребления подача воды в город осуществляется насосами меньшей производительности, расположенными на насосной станции второго подъема.

Сети и сооружения системы водоснабжения города с подземным источником представлены на рис. 1б. Схема значительно упро­щена по сравнению со схемой водоснабжения города с поверхностным источником, так как отсутствует дорогостоящий комплекс очистки воды, поскольку подземные воды обладают не только прекрасными вкусовыми качествами, но также не требуют глубо­кой очистки. В отдельных случаях могут применяться местные установки для обезжелезивания или удаления избыточных солей, а также для обеззараживания воды. Они устанавливаются на насос­ной станции. Поэтому, согласно схеме (см. рис. 1б), вода из водозаборных скважин 11 поступает в сборный резервуар 12, а за­тем насосами насосной станции 6 подается в городскую водопро­водную сеть 8. Подача воды в город в ряде случаев может быть и двусторонней.

Рис. 1 – Сети и сооружения системы водоснабжения города

1 – водозаборные сооружения; 2 – насосная станция первого подъема;

3 — водоводы первого подъема; 4 – очистные сооружения; 5 – резервуар чистой воды; 6 – насосная станция второго подъема; 7 – водоводы второго подъема; 8 – наружная водопроводная сеть города; 9 – водонапорная башня; 10 – водоводы, соединяющие водонапорную башню с сетью города; 11 – водозаборные скважины; 12 сборный резервуар.

Сравнительная характеристика систем водоснабжения города с поверхностным и поземным источниками обобщает основные достоинства и недостатки описанных выше систем.

Виды систем	Достоинства	Недостатки
С поверхност­ным источником	Обеспечивает подачу практи­чески любого необходимого ко­личества воды с учетом перспективного роста городов. Надеж­на	Большая строительная и экс­плуатационная стоимости. Гро­моздкость. Экологическое несо­вершенство ввиду возможного увеличения объема очистных сооружений
С подземным источником	Обеспечивает высокое санитарное качество воды. Не нару­шает экологию окружающей среды	Ограниченность применения из-за недостаточной мощности водоносных горизонтов. Возмо­жность нарушения в ряде случа­ев несущей способности грунтов

2 УСТРОЙСТВО НАРУЖНОЙ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ ГОРОДА И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НЕЙ

Водопроводная сеть является одним из основных элементов системы водоснабжения и неразрывно связана с работой водоводов, насосными станциями, подающими воду в сеть, а также с регулиру­ющими емкостями (водонапорными башнями и резервуарами). На­ружная водопроводная сеть в отличие от водоводов не только транспортирует воду, но и распределяет ее потребителям. До 60% стоимости сооружения систем водоснабжения городов приходится на долю устройства наружной водопроводной сети.

Водопроводная наружная сеть должна удовлетворять следу­ющим основным требованиям:

— обеспечивать подачу заданного количества и качества воды по­требителям под требуемым напором;

— обеспечивать экологическую надежность и бесперебойность снаб­жения водой потребителей (с учетом перспектив их роста);

Все эти требования достигаются решением следующих основных задач:

выбором экологически чистого, экономичного и надежного ма­териала труб;

правильным выполнением гидравлического расчета сети (опре­деление экономически выгодных диаметров труб и потерь напора в сети);

правильным выбором конфигурации наружной водопроводной сети в плане.

Наружная водопроводная сеть состоит из:

— системы магистральных линий, идущих в направлении движения основных масс воды, транспортирующих воду в районы и кварталы города (диаметры линий рассчитываются);

— распределительной сети труб, подающих воду к отдельным домо­вым ответвлениям и пожарным гидрантам (диаметры труб прини­маются по величине пропускаемого пожарного расхода).

В практике водоснабжения используют два основных вида сетей:

разветвленные (тупиковые) (рис. 2а) и кольцевые (рис. 2б). Последние представляют собой систему замкнутых контуров или колец.

Однако в отношении надежности и обеспечения бесперебойной подачи воды потребителям эти типы сетей не равноценны. Авария и выключение на ремонт любого участка тупиковой сети (точка “а”, см. рис. 2.26, а) ведут к прекращению подачи воды всем потреби­телям, расположенным ниже места аварии по направлению движе­ния воды. В кольцевой же сети при аварийной ситуации вода может быть подана в обход по параллельно расположенным линиям. При этом нарушается снабжение водой только тех потребителей, кото­рые присоединены к выключенному участку. Кроме того, тупиковая сеть гидравлически несовершенна из-за значительных потерь напора ввиду частой смены диаметров труб. Однако ограниченность ее применения (в небольших поселках, для снабжения водой отдален­ных районов города или крупных объектов, таких как медицинские центры, спортивные городки и т. д., находящиеся друг от друга на значительных расстояниях) можно отнести скорее к ее достоинст­вам, чем к недостаткам. Кольцевая сеть гидравлически более совер­шенна. Кроме того, ее форма в известной мере парализует действие гидравлических ударов, которые иногда возникают в водопровод­ных сетях. Однако общая протяженность кольцевой сети всегда больше, чем разветвленной (для того же объекта), и поэтому ее строительная стоимость выше.

В соответствии с требованиями, предъявляемыми к надежности сетей водоснабжения, в городах устраивают кольцевые сети.

Рис. 2 – Виды водопроводных сетей

___ — магистральные трубопроводы;

а* — место возможной аварии на трубопроводе.

При трассировке (расположении) магистралей стремятся к тому, чтобы подача воды в отдельные районы города и к отдельным крупным потребителям происходила кратчайшим путем. Трассировку трубопроводов начинают только после того, как определено место расположения напорно-регулирующих емкостей. Известное влияние на выбор трассы магистралей оказывает рельеф местности.

Магистральные линии, по возможности, прокладывают по на­иболее возвышенным точкам рельефа, что позволяет обеспечить меньшее давление в трубах. Их прокладывают в две параллельные нитки на расстоянии 400 — 800 м друг от друга. Магистральные линии соединены между собой так называемыми перемычками, которые служат для передачи воды из одной мaгиcтрaли (при аварии) в другую. Они расположены через каждые 600 — 1200 м. При нормальной работе сети они загружены слабо.

3. МАТЕРИАЛ ВОДОПРОВОДНЫХ ТРУБ И ТИПЫ ИХ СОЕДИНЕНИЙ

В современной практике строительства наружных водопроводов применяется широкий диапазон материалов для изготовления водо­проводных труб.

На выбор типа материала труб существенное влияние оказыва­ют следующие факторы:

экология района прокладки: сейсмичность района прокладки, са­нитарные условия, агрессивность грунтов и воды, климатические условия, гидрогеология грунтов, их механическая прочность;

сроки эксплуатации труб;

статические расчеты: внутреннего гидростатического давления в трубах, массы грунта и временных нагрузок, возможности образования вакуума в трубах.

С другой стороны, трубы должны легко и быстро монтировать­ся на строительной площадке и удовлетворять требованиям на­ибольшей экономичности.

На рис. 2.27 представлены материалы водопроводных труб и тип их соединений, наиболее широко используемых для наруж­ных сетей водоснабжения.Чугунные раструбные трубы (ГОСТ 9583 — 75*) с противокоррозийным покрытием, выполненным в за­водских условиях, широко применяются при устройстве наружных водопроводов. Они долговечны, но плохо сопротивляются динами­ческим нагрузкам и требуют большого расхода металла.Асбестонементные трубы (ГОСТ 539—80*) прочны, стойки к коррозии, ма­лотеплопроводны, имеют малую массу, но плохо сопротивляются ударам, динамическим нагрузкам и не экологичны.Железобетонные напорные трубы (ГОСТ 12586.01—83* и ГОСТ 12586.1—83*) из­готавливаются в большом диапазоне диаметров на различные внут­ренние давления, широко применяются для прокладки магистраль­ных водопроводов и водоводов.

Полиэтиленовые трубы (ГОСТ 18599—83*) стойки против кор­розии, обладают небольшой массой, достаточно механически про­чны, долговечны, но имеют большой коэффициент линейного рас­ширения.

Стальные трубы электросварные (ГОСТ 10704—91*, 8696—74*) в системах водоснабжения применяют в основном для водово­дов, работающих при значительных внутренних давлениях, а также для водопроводных линий при их укладке в сейсмических районах, при устройстве дюкеров.