Аномалия — электронная библиотека

Книги по строительству и ремонту

Водоснабжение

Раздел 2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И РЕЖИМЕ ИХ РАБОТЫ

§ 11. Режим подачи воды и работы водопроводных сооружений

а. Связь отдельных элементов системы водоснабжения в отношении расходов

После того как будет принят (или задан) режим водопотребления, может быть установлен режим подачи воды и режим работы отдельных сооружений системы водоснабжения.

Все эти сооружения должны быть рассчитаны, в частности, на работу в сутки максимального водопотребления (т. е при 5маКс)-

Насосные станции должны подавать за сутки полный суточный расход воды объектами.

Рассмотрим связь между режимом работы отдельных элементов водопровода на примере простейшей схемы городского водопровода, приведенной на II. 1 Здесь вода подается от одной насосной станции второго подъема. Башня расположена в начальной точке сети. Предположим, что рассматриваемая сеть не имеет других источников питания. Пусть режим расходования воды городом в течение суток яадан графиком водопотребления /, приведенным на II.4, а.

Водопроводная сеть подает воду непосредственно к водоразборным устройствам, через которые население получает воду. Следовательно, режим работы сети в целом определяется режимом водоразбора и может характеризоваться тем же графиком водопотребления.

График работы насосной станции второго подъема должен назначаться в зависимости от принятого графика водопотребления. Однако это не значит, что график подачи воды может или должен в точности совпадать с графиком ее расходования. При подаче воды насосами определенной производительности в отдельные часы суток количество поданной воды не будет совпадать с количеством израсходованной.

Предположим, что в рассматриваемом случае на насосной станции второго подъема установлены два насосных агрегата (не считая запасных), из которых первый работает один в период с 0 до 4 ч, подавая за час 2,5% суточного расхода (максимального); второй вступает в работу в 4 ч и работает (вместе с первым) до 24 ч; оба агрегата вместе подают за час 4,5% суточного расхода. График работы насосной станции (график подачи) представлен на II.4, а пунктирной линией 2. Для выяснения режима работы отдельных элементов водопровода удобно совместить на одном чертеже график подачи 2 и график потребления 1. Линия 3 обозначает здесь среднечасовой расход за сутки. Из графика видно, что за сутки насосы подают такое же количество воды, какое расходуется городом: (2,5-4)+ (4,5-20) = 100%. Однако в отдельные часы суток количество подаваемой воды не равно количеству расходуемой воды (больше или меньше его). При рассмотрении совмещенных графиков подачи и потребления воды легко уяснить роль водонапорной башни. В часы, когда подача воды насосами превышает потребление ее городом (например, от 4 до 6 ч), избыток воды подается в башню.

Если насосы подают количество воды, равное QEI, а город потребляет количество воды, равное Q, то разность QH—Q поступает в это время в башню (II.5, а). В часы, когда потребление превышает годачу (например, от 7 до 12 ч), недостающее количество воды, равное Q—QH, подается из башни (115, б).

Таким образом, водонапорная башня компенсирует несовпадение режимов подачи и потребления воды в отдельные часы суток, аккумулируя избыток подаваемой воды в одни часы и восполняя недостачу воды в другие часы.

В § 15 дается способ вычисления требуемой регулирующей емкости бака водонапорной башни (или напорно-регулирующего резервуара) при помощи совмещения графиков подачи и потребления. Ясно, что чем ближе кривая подачи будет совпадать с крч^сй потребления, тем меньше будет требуемая регулирующая емкость бака и, следовательно, тем меньше будет стоимость башни. Практически для1 приближения кривой подачи к кривой потребления можно увеличить число ступеней графика подачи, но это вызовет увеличение числа агрегатов насосной станции.

В современных водопроводах, имеющих обычно водонапорные башни, число ступеней графика работы насосных станций второго подъема (т. е. число его различных расчетных ординат) обычно колеблется в пределах от одной (для малых водопроводов) до трех (для больших водопроводов).

В некоторых производственных водопроводах потребление воды в течение суток происходит настолько равномерно, что устройство напорно-регулирующих емкостей вообще не требуется.

При использовании центробежных насосов при любом графике водопотребления насос может подавать воду в сеть, не имеющую аккумулирующих емкостей (башен или резервуаров).

Однако использование безбашенных систем оказывается экономичным только при относительно небольших значениях коэффициента часовой неравномерности расхода воды. В противном случае в безбашенных системах возрастает стоимость энергии в связи с необходимостью подавать воду при завышенных по сравнению с требуемым напорах.

После того как будет принят график водопотребления и в соответствии с ним намечен график работы насосной станции второго подъема, определяется режим работы всех элементов водопровода, непосредственно связанных с насосной станцией. Так, для рассматриваемой системы (см. II.1) режим работы сети определяется полностью заданным режимом водоразбора; режим работы водовода совпадает с режимом работы насосной станции второго подъема; режим работы башни и емкость ее бака определяются совместным влиянием режимов подачи воды насосами второго подъема и потребления воды городом.

Насосная станция первого подъема в своей работе связана с водоприемными и очистными сооружениями. Размеры этих сооружений зависят от количества воды, проходящей через них в единицу времени. Это количество будет тем меньше, чем больше часов в сутки они будут работать. Поэтому для уменьшения стоимости водоприемных и очистных сооружений насосная станция первого подъема должна работать возможно большее число часов в сутки. На станциях средних и крупных водопроводов практически всегда имеет место круглосуточная и равномерная работа насосов первого подъема, а следовательно, и водоприем-пых и очистных сооружений.

Резервуар чистой воды разграничивает две группы элементов системы водоснабжения, режим работы одной из них определяется режимом работы насосной станции первого подъема, а режим работы другой— режимом работы насосной станции второго подъема. Поступление воды в резервуар с очистных сооружений соответствует режиму работы насосов первого подъема, а забор воды из него производится в соответствии с режимом работы насосов второго подъема. Очевидно, что резервуар чистой воды должен иметь некоторую регулирующую емкость, которая может быть легко определена путем совмещения графиков (II.6) подачи воды насосами первого подъема (линия /) и забора Воды насосами второго подъема (линия //).

б. Связь отдельных элементов системы водоснабжения в отношении создаваемых и требуемых напоров

Для полного понимания работы системы водоснабжения необходимо уяснить связь между ее отдельными элементами не только в отношении расходов, но и в отношении напоров.

Насосные станции должны подавать воду потребителю в требуемом количестве и под требуемым напором.

Разбор воды большинством потребителей происходит на некоторой высоте над поверхностью земли, поэтому в водопроводной сети должно быть обеспечено давление, необходимое для подъема воды на указанную высоту. Например, для подачи воды в верхние этажи здания (II.7) в городской водопроводной сети необходимо иметь внутреннее давление р (измеряемое для простоты у поверхности земли), достаточное для подъема воды до наивысшей водоразборной точки и ее излива, а также для преодоления всех сопротивлений на ее пути от городской сети до точки излива.

При помощи гидравлического расчета могут быть получены величины h и Яи и, следовательно, может быть найдена величина свободного напора //св, требуемого в данной точке сети наружного водопровода.

При расчете городского водопровода расчетную величину ЯСБ принимают различной для отдельных районов в зависимости от расчетной этажности их застройки.

Строительные нормы и правила дают следующие величины требуемого свободного напора Нсв в сети водопровода населенных мест: при одноэтажной застройке #СБ=Ю м; при двухэтажной застройке #св = = 12 м и при большей этажности плюс 4 м на каждый следующий этаж.

Во всех точках водопроводной сети при работе водопровода в обычное время (при отсутствии пожара) должен быть обеспечен напор не меньше указанных значений НСв-

На II.8 изображен вертикальный продольный разрез рассмотренной выше системы водоснабжения (см. II.1), на котором схематически показано положение пьезометрических линий для момента максимального водоразбора. Рисунок позволяет установить связь между элемента-ми системы водоснабжения в отношении напоров. Наиболее неблагоприятно расположенными в отношении напора оказываются точки, дальше всего отстоящие от башни и имеющие наибольшие геодезические отметки. В этих точках будут самые низкие пьезометрические отметки (вследствие падения напора в сети от источника питания до этих конечных точек) и самые малые величины располагаемого-свободного напора.

Для определения величины расчетного напора, который необходимо-создать в начале сети, следует выбрать «критическую» точку сети, наиболее неблагоприятную как в отношении ее геодезической отметки, так и в отношении удаленности от источника питания. Пусть на II.8 такой критической точкой будет точка а (с отметкой z), наиболее возвышенная из конечных точек сети. Отложив в этой точке величину требуемого (в зависимости от этажности) свободного напора ЯСБ, получим расчетную пьезометрическую отметку для критической точки сети г-\-Нсв. Требуемая величина Нсв должна быть обеспечена в точке а в любой момент работы сети, включая, как указано, момент максимального водоразбора, при котором потери напора Xh на всех участках от башни до критической точки сети будут иметь максимальную величину. Пьезометрическая линия, характеризующая падение напора в сети в часы максимального водоразбора, показана схематически на II.8 в виде линии бха\.

В точке б должен быть создан такой напор #б, чтобы при максимальном уклоне пьезометрической линии напор в точке а не падал ниже заданной величины Нсв. Напор HQ обеспечивается расположением дна бака водонапорной башни на соответствующей высоте.

По схеме II.8 легко установить связь между напорами в отдельных характерных точках системы.

2б + Яб = г + Ясв -f 2/1.

Отсюда может быть определена расчетная высота башни, т. е. высота расположения дна бака башни над поверхностью земли:

Яб = Ясв + 2А — (гб — г).

Расположив башню на возможно более высокой отметке ZQ, получим при имеющихся отметках снабжаемой водой территории наибольшую величину 2б—z, а следовательно, минимальную величину HQ, Т. е. наименьшую высоту (и наименьшую стоимость) башни. Поэтому водонапорную башню следуе1 стремиться располагать на высоких отметках. В частности, если в результате расчета будет получена величина //б^О, то вместо башни устраивают напорный резервуар, расположенный на поверхности земли (или частично заглубленный в землю). Такие резервуары всегда будут значительно дешевле, чем башня с той же емкостью бака.

На II.9 схематически показано изменение расположения пьезометрической линии при изменении уровня воды в баке башни и изменении величины водоразбора. При минимальном наполнении бака и максимальной потере напора в сети, соответствующей моменту наибольшего водоразбора, пьезометрическая линия займет положение б\п\.

Если к моменту максимального водоразбора бак полон, пьезометрическая линия будет занимать положение б’а!’.

При изменении величины водоразбора и, следовательно, величины 2/г пьезометрическая линия будет поворачиваться вокруг точки б\ или 6′ (или вокруг промежуточных точек в зависимости от уровня воды в баке) и занимать различное положение вплоть до горизонтального, которое наступит при прекращении водоразбора Все новые положения пьезометрической линии, показанные на II.9, дают большие величины свободного напора в конечной точке, чем расчетное положение, принятое на II.8.

Необходимо иметь в виду, что максимальные величины свободных капоров в сети не должны превосходить определенных пределов. Они устанавливаются в зависимости от материала и типа труб и условий эксплуатации сети. В соответствии с указаниями СНиП свободный напор в сетях хозяйственно-питьевых водопроводов не должен превосходить 60 м.

На II.8 схематически показана также пьезометрическая линия для водовода, подающего воду от насосной станции второго подъема до башни. При этом расчетным положением пьезометрической линии, диктующим величину напора насосов, будет такое, при котором конечная точка пьезометрической линии располагается на высоте максимального уровня воды в баке башни, а величина потерь напора в водоводе hB соответствует максимальному количеству воды, подаваемой насосами по графику работы насосной станции.

Напор, создаваемый насосами (показываемый манометром на напорном патрубке насоса), будет1:

Ян = (г6 — 2„) + (Яб + Но) + А»,

где гн— отметка оси насоса;

Но— расчетная высота бака башни.

Следует отметить, что насосы, выбранные для подачи расхода Qu ка высоту #н (т. е. при наивысшем уровне воды в баке башни), при более низких уровнях будут работать под меньшими напорами и подавать большие количества воды. Следовательно, действительный график подачи воды будет несколько отличаться от запланированного (при условии постоянного расчетного напора).

Можно также установить зависимость между напором //н-г, создаваемым насосами станции первого подъема, и свободным напором, который необходимо обеспечить у очистных сооружений (см. II.8) с учетом отметок местности и потерь напора в трубах.

Установленная таким образом связь между отдельными элементами системы водоснабжения, представленной на II. 1, полностью характеризует режим ее работы при изменении водоразбора в случае нормального водопотребления. При пожарах условия работы водопровода значительно меняются (см. § 13).

«Удовольствие» по графику

Воронежцы получают его каждодневно, открывая водопроводный кран. «Если воды не хватает, зачем строить город дальше?» – задают вопрос многие. По прогнозам депутата гордумы Александра Трубецкого, без серьезных инвестиций в развитие сетей водозабора и водоотведения, через 1,5-2 года придется сократить время подачи воды в город.

Воронежцы получают его, каждодневно открывая водопроводный кран

Для воронежцев банальные правила о том, что надо мыть руки перед едой и после туалета, выполнять затруднительно. С 12.00 до 17.00 практически во всем городе воду отключают. Даже в таких почтенных заведениях, как ГУВД, где, по определению, люди должны иметь чистые руки, воды нет.

«Если воды не хватает, зачем строить город дальше?» – этот вопрос задают себе сегодня все воронежцы,. Он обсуждается на Интернет-форумах, в прессе, во дворах на лавочках. Однако ответа на него нет. Каждый мэр старается переложить решение этой проблемы на своего последователя, а обвинить в ней – своего предшественника.

Ситуация доведена до критической отметки. По прогнозам депутата городской Думы Александра Трубецкого, если не будет серьезных инвестиций в развитие сетей водозабора и водоотведения, то через полтора — два года придется сократить время подачи воды в город с интервала в пять часов до двух часов за расчетный промежуток. Словом, водичка из крана в жилые дома будет поступать в интервале с 07.00 до 09.00 и с 18.00 до 20.00.

Под грифом «секретно»

А между тем подача воды по графику – прямое нарушение прав потребителей. Несмотря на это, городские власти еще в июне 2002 года узаконили беззаконие, подписав Постановление «О режиме подачи питьевой воды».

Правоохранительные органы и жители Воронежа неоднократно обращались в суд, но решения суда были, мягко говоря, странные.

Например, 6 февраля 2007 года гражданин В.Ф.Ваулин обратился в Центральный районный суд города Воронежа с требованием «…признать постановление администрации г.Воронежа от 11.06.2002 № 952 «О режиме подачи питьевой воды» недействующим в связи с тем, что оно официально не опубликовано. Установить, что пункт 1.1 постановления противоречит действующему законодательству РФ и признать его недействующим со дня принятия. Обязать главу городского округа г. Воронеж принять постановление, согласно которомуо МУП «Водоканал Воронежа» обязано подавать питьевую воду круглосуточно. А при некачественном предоставлении услуги (перерыве подачи воды более 8 часов суммарно в месяц) – плату за время перерывов не взимать и снижать оставшуюся плату на 0,15% за каждый час превышения допустимой продолжительности перерыва».

Согласно статье 252 ГПК РФ, заявление об оспаривании нормативного правового акта должно рассматриваться в течение месяца со дня подачи. Суд Центрального района после семи месяцев рассмотрения заявления гражданина Ваулина вынес определение: «…передать дело на рассмотрение в Воронежский областной суд, в связи с тем что развитие водопроводной сети Воронежа урегулировано в томе 3 Генерального плана г.о.г. Воронеж, который, согласно Указу Президента РФ «Об утверждении перечня сведений, отнесенных к государственной тайне», имеет гриф «секретно», а без данного секретного документа невозможно установить нарушаются ли права заявителя подачей воды по графику…»

Иными словами, гражданину Ваулину объяснили, что сведения о графике подачи воды являются секретными.

Заместитель директора по производству МУП «Водоканал» Воронежа Николай Лазарев из графика подачи воды секретов делать не стал. Пояснил, что предусмотренный интервал с 06.00 до 12.00 и с 17.00 до 23.00 установлен в основном для высотных домов: «Это вынужденная мера в связи с дефицитом мощностей горводопровода. На сегодняшний день у «Водоканала» –12 водозаборов, полторы тысячи километров (три раза от Воронежа до Москвы) водопроводных сетей, тысяча километров канализационных сетей, котельные, дополнительные очистные сооружения, – всего более полутора тысяч объектов. За последние 15 лет ввода новых мощностей не было».

Получается, что работа по реконструкции и развитию городского водопровода практически свернута. Постановления органов исполнительной власти, принимаемые из года в год, не реализуются ввиду отсутствия финансовых средств городского бюджета. Сорваны все сроки за последние полтора десятка лет выполнения мероприятий программы по обеспечению города Воронежа питьевой водой. В то же время город активно растет и ввысь и вширь.

«Проблема заключается в том, что строительство в Воронеже идет без развития коммунальной инфраструктуры, – говорит депутат Воронежской городской Думы Андрей Померанцев. – Теоретически мощности нашего «Водоканала» должно хватать для обеспечения водой Воронежа, но сети имеют износ более 60%, потому невозможно обеспечить круглосуточную подачу качественной воды населению. Это противоречит федеральному законодательству, которое разрешает проводить отключение воды не более, чем на 11 часов в месяц. Мы сегодня имеем 12 часов в сутки».

Купеческая дальновидность

Самым проблемным в плане водоснабжения оказался центр города. Здесь идет интенсивная застройка, как на дрожжах, растут элитные коттеджи и престижные многоэтажки. А водопровод и канализацию в этом районе еще 150 лет назад построил купец Кряжев. Практически на этих сетях сейчас сидят как старые, так и новые строения, несмотря на то, что коммуникации не позволяют.

Более того, строительство в престижном «тихом» центре ведется без учета геодезических прогнозов. Почва – песчаная, местность – сложная, о чем говорят старые названия улиц. Например, улица Мокрая (ныне – Коммунаров), где подземные воды выходят очень близко к поверхности. В квартирах воды нет, зато вода в подвалах стоит постоянно.

«Сохранились исторические документы, в которых говорится, что на склонах реки Воронеж строить можно только одноэтажные дома, – рассказал кандидат исторических наук Артем Подвольский. – В 1950-е годы было принято постановление о том, что в этой части города возможно строительство зданий высотой не более двух этажей. Возведение многоэтажных зданий в таких районах чревато глобальными катастрофами, например, оползнями. При таких условиях здание под собственной тяжестью может, словно на санках, скатиться по склону вниз, сметая на своем пути все».

Конечно, не хотелось, чтобы события развивались по такому сценарию, но здравый смысл его не исключает. Тем более, отсутствие плана застройки города уже привело к тому, что дома на склонах водохранилища сидят буквально друг на друге.

В социалистическом прошлом был план социального развития районов, работали предприятия. Теперь город живет на запасах, которые сделаны еще в советские времена. Кстати, чаще всего строители, не обременяя себя прокладкой новых водоводов, врезаются в трубы, проложенных при «развитом социализме». Зато на сегодняшний день, как говорят специалисты, в городе нет ни одной проектной организации, которая справилась бы со строительством магистрального водовода, магистральных сооружений. А это уже реалии нынешнего времени.

Вода воде рознь

Помимо количества, много нареканий и по качеству питьевой воды. Водоснабжение населения области обеспечивается из подземных водоисточников. Добыча воды из артезианских скважин – процесс трудоемкий и сложный. Намного легче черпать воду из водохранилища, рек, озер. С другой стороны, водопровод на подземных водах – самый экологически защищенный. Но, несмотря на это, жителям Воронежа неустанно повторяют, что воду из-под крана надо признать технической и не пригодной для обеспечения нужд человека.

«Да, вода оставляет желать лучшего, но не выходит за рамки нормы, и называть нашу воду технической, как иногда пишут, – неправильно», это не соответствует действительности», – говорит заместитель директора по производству МУП «Водоканал» Воронежа Николай Лазарев.

Как считают специалисты, попытка убедить горожан в том, что воды на всех не хватает, и она не пригодна для питья, – не что иное, как лоббирование интересов тех, кто мечтает организовать в миллионном Воронеже массовую продажу воды в баклажках.

Но есть и другие, которые считают, что «альтернативой строительства очистных сооружений на водозаборах населенных пунктов области может стать обеспечение населения бутилированной доочищенной водой промышленного производства». И для полной убедительности данные лабораторных исследований представляют. А они говорят о том, что качество такой воды вполне соответствует требованиям и разработанным техническим условиям. Словом, наливай, выбирай, какую воду пить. Отношения то у нас нынче не социалистические. Это в те времена вызвали бы на партком – и уже завтра вода из крана не техническая бы пошла, а нормальная, питьевая.

Впрочем, к чему это вспоминать. Лучше спросим ученых, что они думают о нашей, воронежской, водице.

«Если говорить о факторах, резко ухудшающих качество воды в городе, – прежде всего это график подачи воды, – аргументирует преподаватель ВГУ, кандидат биологических наук Елена Животова, – Отключения приводят к ежедневным гидравлическим ударам, обсушиванию водоводов. Особенно актуальна эта проблема для новых водоводов, которые еще не имеют биоценоза обрастания. Биопленка – прежде всего железобактерии, которые должны изымать избыток железа из воды, марганцевоокисляющие бактерии, комплекс обрастателей, которые работают как дополнительный биофильтр. Бояться этого не стоит. Само их развитие не может быть избыточным, оно сдерживается хлорированием. Труба, постоянно заполненная водой, во-первых, не коррозирует, а во-вторых, она участвует в процессе дополнительной водоочистки. А когда ее высушивают в середине дня, а потом под давлением дают воду, мы не только получаем отмершую биомассу, но и дополнительную ржавчину, которая смывается гидравлическими ударами».

Итак, воды в Воронеже достаточно, но не хватает пропускной способности сетей, водоподъемных станций. Вода по качеству хоть и оставляет желать лучшего, но за пределы нормы не выходит. Зато беспардонно попирается в городе законодательство, а найти правды в суде не удается. Как выразился воронежский адвокат и писатель Михаил Федоров, «воронежцев вынуждают жить по принципу: если насилие неизбежно, получайте от этого удовольствие». Так что будем готовиться к этим «удовольствиям».