Системи водопостачання

2.1 Класифікація систем водопостачання

Системи водопостачання являють собою комплекси споруджень, що забезпечують водою різних споживачів, і класифікуються за такими ознаками:

- за видом обслуговуваного об’єкта водопостачання поділяється

на: міське, сільськогосподарське, селищне, промислове,

залізничне;

- за призначенням водопроводи бувають: господарсько-питні,

виробничі, протипожежні і комбіновані;

- за видом джерела водопостачання поділяється на системи з поверхневим і підземним джерелами;

- за способом подачі води системи можуть бути механізовані і

самопливні;

- за способом регулювання витрат води системи поділяють на баштові (з напірними резервуарами) та безбаштові (із пневматичними пристроями);

- за кратністю використання води системи поділяються на прямоструминні (у яких вода використовується один раз) і оборотні (з багаторазовим використанням води).

Системи, що забезпечують водою великі комплекси об'єктів комунального і виробничого призначення, називаються централізованими. На відміну від них існують місцеві (локальні) системи, що постачають водою окремі будинки чи невелику їх групу.

Системи, що постачають водою кілька великих районів і які мають велику довжину називаються груповими, чи районними.

При проектуванні системи водопостачання необхідно враховувати такі загальні вимоги:

- система повинна забезпечувати безперебійну подачу води

належної якості;

- у будь-якому місці системи повинний бути напір, що забезпечує подачу води в необхідній кількості;

- схема системи вибирається одночасно зі схемою каналізації;

- система проектується з урахуванням рішення щодо забезпечення водою прилеглих об'єктів і використання існуючих водопровідних споруджень.

Види споживання води можна поділити на чотири основні групи:

1) комунальний сектор;

2) виробничий сектор;

3) сільськогосподарський сектор;

4) споживання води при гасінні пожеж.

2.2 Водозабірні спорудження

2.2.1 Водозабірні спорудження на поверхневих джерелах

З рік вода забирається за допомогою спеціальних споруджень - водозабори. Основне призначення їх полягає в тому, щоб відібрати потрібну кількість води як можна кращої якості.

Водозабір розміщується в місцях, де в безпосередній близькості відсутні джерела забруднення води, скидання стічних вод, спадання дрібних припливів, наявність тваринницьких ферм, балок, ярів і ін. На ріках водозабір розміщують у місцях, де не спостерігається різкої деформації русла.

Водозабірні спорудження на ріках можуть бути таких типів:

- руслові із самопливними (звичайними і сифонними) лініями;

- берегові (роздільні і з’єднані з насосною станцією);

- ківшові;

- інфільтраційні (підруслові).

2.2.2 Водозабірні спорудження на підземних джерелах

Для збирання підземних вод найбільшого поширення набули вертикальні водозабори - колодязі різних видів. Вони поділяються на два типи: шахтні і трубчасті (свердловини).

Шахтні колодязі використовуються в основному для добування ґрунтової безнапірної чи міжпластової води верхніх шарів.

Трубчасті колодязі використовуються для добування

міжпластових вод і можуть досягати глибини в кілька сотень метрів. Коли колодязь заглиблений на усю висоту водоносного шару, то він називається повним, або досконалим, а коли частково – неповним, або недосконалим.

Шахтні колодязі являють собою вертикальні круглі шахти

(бувають і прямокутного перетину), заглиблені у водоносний шар.

Горизонтальні водозабори являють собою систему колодязів,

з'єднаних дренажними (водозбірними) пристроями, і застосовуються для збирання ґрунтових вод у малопотужних водоносних шарах, що

залягають на невеликій (до 6 м) глибині. Більш могутні горизонтальні водозбори виконуються зі спеціальних перфорованих залізобетонних труб або у вигляді галерей аркового типу зі збірного залізобетону.

У тих місцях, де підземна вода виходить на поверхню,

утворюються зони ключів. Для збирання її робляться спеціальні спорудження, що називаються каптажами.

2.3 Водопровідні насосні станції

Насосна станція являє собою комплекс різних споруджень і устаткування. На ній розміщаються основні (робочі) і резервні насоси, запобіжна арматура, контрольно-вимірювальне устаткування, що сигналізує, електричне господарство: занижувальна підстанція, розподільний пристрій, щит керування й автоматики.

За надійністю дії станції поділяються на три класи: I класу - не допускається перерва в роботі насосів, II класу - допускається короткочасна перерва, III класу - перерви в роботі на період ліквідації аварії.

За розміщенням в загальній схемі водопостачання насосні станції поділяються на станції першого, другого підйому, підвищувальні і циркуляційні.

В окремих випадках станції першого і другого підйому можуть розміщатися в одному приміщенні, тоді станція називається об’єднаною.

Підвищувальні насосні станції будуються в тих випадках, коли для подачі потрібної кількості води не вистачає напору. Підвищувальні установки, у яких застосовуються відцентрові насоси, можуть бути таких типів:

- з безперервно діючими насосами;

- з періодично діючими насосами;

- з пожежними насосами, що працюють тільки при гасінні

пожежі усередині будинку.

Підвищувальні насосні установки господарсько-питних, виробничих і протипожежних водопроводів обладнуються робочими і резервними насосами.

Циркуляційні насосні станції споруджуються там, де потрібно забезпечити циркуляцію води відповідно до технологічного процесу.

Споруди насосних станцій поділяються на: наземні,

напівзаглибні та заглибні (шахтні).

Продуктивність насосної станції першого підйому визначається

за максимальною добовою витратою і залежить від кількості годин роботи її за одну добу. Продуктивність насосної станції другого підйому залежить від характеру водоспоживання (добового графіка), режиму роботи насосів (безупинний, ступеневий), наявності в системі водонапірних споруджень і резервуарів для збереження води, способу гасіння пожеж і т.д., визначається з урахуванням усіх перелічених факторів у комплексі. Якщо насосна станція другого підйому подає воду в мережу без водонапірного спорудження і її насоси працюють цілодобово, то витрата визначається за графіком як максимальна за одну годину, чи за одну добу.

2.4 Водонапірні спорудження і резервуари

2.4.1 Призначення водонапірних споруджень

Водонапірне спорудження являє собою резервуар, що створює напір, необхідний для подачі води споживачу. У системі водопостачання ним виконується кілька функцій:

- розміщення визначеної кількості води, за допомогою якої проводиться регулювання витрати при подачі її споживачу;

- вирівнювання напору в мережі;

- збереження непорушного запасу води.

Розрахунок регулюючого об’єму води проводиться за об’єднаними графіками добового споживання (витрати) і подачі насосів другого підйому. Відсутність регулюючого резервуара призвела б до збільшення потужності станції і зниження її економічності, тому що основну частину доби насос працював би з недовантаженням.

Об’єм регулюючого резервуара залежить від кількості і складу споживачів, характеру роботи насосної станції, кількості води на гасіння пожеж. Цей об’єм можна визначити декількома способами:

- за графіком споживання;

- за сумарною (інтегральною) кривою водоспоживання.

2.4.2 Водонапірні башти. Безбаштові пневматичні установки. Підземні резервуари

Водонапірна башта складається з несучої конструкції, резервуара (бака), розміщеного в “наметі”, що служить для утеплення й охороняє бак від забруднення.

Висота водонапірної башти визначається відстанню від точки її фундаменту і до нижнього рівня води в резервуарі. Вона залежить від величини вільного напору в мережі, розміщення башти відносно споживача, рельєфу місцевості.

Водонапірні спорудження можуть бути розміщенні на початку, в кінці водогінної мережі і на різних проміжних її ділянках у залежності від рельєфу місцевості і конфігурації мережі. Башти, або напірні резервуари, розміщенні в кінці мережі, називають контрбаштами, чи контррезервуарами.

В окремих випадках башта, розміщена на початку мережі, підключається до неї послідовно, і уся вода від насосів надходить у башту. У цьому випадку башту називають прохідною. У гористій місцевості роль водонапірної башти може виконувати резервуар, розміщений на височині, безпосередньо на поверхні землі.

До великих систем водопостачання водонапірні спорудження не підключають, тому що збільшення кількості споживачів призводить до дуже великого регулюючого об’єму води. Будувати башти з великими баками або встановлювати кілька башт малих розмірів економічно недоцільно. У великих системах регулювання витрати здійснюється ступеневою роботою насосів.

Роль водонапірних башт у системах водопостачання можуть

виконувати безбаштові пневматичні установки змінного і постійного тиску. Досить широко використовуються пневматичні установки змінного тиску, а установки постійного тиску застосовуються дуже рідко внаслідок складності їх експлуатації.

Підземні резервуари служать для збереження свіжої, очищеної води й аварійних і протипожежних запасів. Безнапірні резервуари споруджуються на станціях другого підйому. Їх об’єм залежить від призначення і режиму роботи насосної станції. Вони робляться круглої або прямокутної форми.

2.5 Зовнішня водогінна мережа

2.5.1 Схема і трасування зовнішніх мереж

Зовнішня водогінна мережа є головним елементом усієї системи водопостачання, і її вартість складає 50-70 % від загальної вартості водопроводу. Тому рішення про вибір схеми зовнішньої водогінної мережі ухвалюється на підставі техніко-економічних розрахунків.

Водогінні мережі поділяють на:

- водоводи -для транспортування води між окремими водопровідними спорудженнями;

- магістральні водогінні мережі -для подачі води в окремі райони населених місць;

- розподільні водогінні мережі -для розподілу води між споживачами;

- дрібні водогінні мережі - для підведення води до будинків,

промислових і комунальних підприємств, водорозбірних колонок і т.п.

Конфігурація водогінних мереж залежить від планування об'єкта водопостачання, наявності природних і штучних перешкод, призначення водопроводу і вимог щодо надійності водопостачання. Розрізняють:

- розгалужена (тупикова) мережа -це магістральна лінія з відгалуженнями до окремих об'єктів або районів;

- кільцева (замкнута) мережа -складається з трубопроводів,

закільцьованих в одне чи кілька кілець;

- водогінна мережа змішаної конфігурації - кільцева мережа з тупиковими відгалуженнями.

Найбільш економічною за будівельною вартістю є розгалужена водогінна мережа, оскільки на її спорудження потрібна найменша кількість труб. Разом з тим цей вид мережі не забезпечує надійності

водопостачання і піддається дії гідравлічних ударів при зміні швидкостей руху води внаслідок раптового перекриття кранів.

Кільцева водогінна мережа, навпаки, забезпечує надійність

водопостачання і значно менше піддається гідравлічним ударам, але будівельна вартість її завжди більша від будівельної вартості розгалуженої мережі.

Протипожежні мережі в обов'язковому порядку виконуються за

кільцевою схемою. Для забезпечення гасіння пожеж передбачаються спеціальні водойми або контррезервуар вприкінці тупикової мережі. Мережі систем водопостачання сільськогосподарських об'єктів виконуються за тупиковою схемою.

2.5.2 Зоновані водоводи

Зонування водопроводів, тобто розподіл їх на автономні системи, застосовується як у промисловості, так і в населених місцях. Зонування виробничих водопроводів визначається різними вимогами окремих цехів чи технологічних установок до якості води, величини напору і надійності водопостачання. У зв'язку з цим для постачання

водою кожної групи водоспоживачів з подібними вимогами споруджують окремі, незалежні від інших, водогінні мережі, в яких вода подається окремими групами насосів чи окремими насосними станціями.

Централізовані системи водопостачання мають ряд переваг перед децентралізованими, а саме: надійність водопостачання, можливість забезпечення надійного режиму водопостачання, належна якість води і менші витрати на спорудження. Разом з тим централізовані системи водопостачання забезпечені великими, аніж потрібними, витратами, тому що ці системи розраховуються на забезпечення водою під належним напором усіх водоспоживачів одночасно.

При такому підході до забезпечення вільних напорів усіх споживачів води більшість вузлів водогінної мережі перебувають під надмірним напором, не потрібним за умовами водокористування. Надмірний напір у водогінних мережах призводить до перевитрат електроенергії на підйом води, підвищення аварійності водопроводу й ускладнення водокористування.

При величинах, що перевищують припустимий тиск для труб водоводів і водогінної мережі, застосовують зонування водогінної мережі, тобто споруджують кілька водопровідних мереж, що працюють ізольовано.

2.5.3 Вибір системи зонування водопроводу і кільості зон

Систему зонування вибирають техніко-економічним порівнянням варіантів. Основними факторами, що здорожують будівництво в зонованих водопроводах, є будівельна вартість водоводів і насосних станцій, а також вартість утримання експлуатаційного персоналу насосних станцій.

Основним фактором, що здорожує зонування, є водопроводи з

паралельною подачею води.

У водопроводах послідовного зонування водоводи короткі і вартістю їх можна знехтувати. Основними факторами, що здорожують водопроводи послідовного зонування, є будівельна вартість зональних насосних станцій і резервуарів, а також вартість утримання експлуатаційного персоналу насосних станцій.

Кількість зон залежить від величин необхідного вільного

напору, втрат напору і різниці у висотах місцевості. Будівельна вартість зональних насосних станцій і витрати на утримання

експлуатаційного персоналу збільшуються пропорційно кількості зон, вартість енергії на підйом води зменшується непропорційно кількості зон.

У водопроводах паралельного зонування кожна зона працює

окремо від інших і не має транзитних витрат води для інших зон. При збільшенні кількості зон пропорційно зменшується витрата води в кожній зоні.

2.5.4 Арматура водогінної мережі

Для улаштування зовнішньої мережі водопроводу використовуються чавунні, сталеві, азбестоцементні, залізобетонні і пластмасові труби.

На водогінних мережах установлюються така арматура і

прилади: запірно-регулююча (засувки, вентилі), водорозбірна (водорозбірні колонки, пожежні гідранти), запобіжна (вантузи, клапани), водоміри.

Існує кілька типів засувок: клинові, паралельні, кільцеві,

пробкові, конічні, засувки з електричним чи гідравлічним приводом,

засувки з висувними і невисувними шпинделями.

Водорозбірні колонки для відбору води споживачем

установлюються на ділянках мережі, що проходять по житловому району без внутрішнього водопроводу.

Пожежні гідранти встановлюються на мережі для відбору води

при гасінні пожежі. Гідранти бувають підземні і наземні.

Вантузи служать для випуску повітря, що виділяється з води, і скопичується в трубах, утворюючи повітряні мішки. Вони розміщаються у вищих точках мережі.

Зворотні клапани встановлюються там, де потрібно пропускати воду тільки в одному напрямку.

Водоміри служать для виміру кількості води, що проходить у

водоводі. Водоміри встановлюються на напірних водоводах у будинку насосної станції чи в спеціальних колодязях поруч зі станцією.

2.5.5 Норми і режими водоспоживання

Сумарне водоспоживання в місті складається з витрат на: господарсько-питні потреби населення, міські комунальні потреби, господарсько-питні цілі, технологічні потреби промислових підприємств і для потреб пожежогасіння.

Витрата господарсько-питної води не є постійною і змінюється за сезонами року, тому при проектуванні системи водопостачання необхідно, крім середньої добової норми водоспоживання, знати і ймовірну максимальну добову норму.

Для попередніх орієнтовних розрахунків споживання води на виробничі потреби можуть використовуватися питомі витрати води на одиницю продукції в різних промислових підприємствах, також вони залежать від кількості змін роботи підприємства за одну добу.

Графік споживання води з міського водопроводу на технічні потреби промислових підприємств приймають у залежності від режиму забору ними води з мережі водопроводу.

Розрахункова витрата води для гасіння однієї пожежі, а також кількість можливих одночасних пожеж на території населеного пункту чи промислового підприємства встановлюють залежно від розмірів населених місць, розрахункової кількості жителів, щільності і характеру забудови.

Таким чином, при проектуванні міського водопроводу повинен бути складений загальний графік водоспоживання на господарсько- питні потреби населення і споживання води з мережі міського водопроводу промисловими підприємствами.

Основним фактором, що визначає режим роботи всіх елементів

системи водопостачання та їх кількостей, є режим витрати води споживачами, яких ця система повинна обслуговувати.

Щоб правильно запроектувати режим роботи окремих елементів

системи, необхідно задатися ймовірним графіком водоспоживання протягом розрахункової доби найбільшого водоспоживання.

Дата добавления: 2014-01-07