Наружная водопроводная сеть города
Системой водоснабжения города называется комплекс инженерных сооружений, предназначенных для забора воды из источника водоснабжения, ее очистки, хранения и подачи потребителям, система водоснабжения должна обеспечивать снабжение водой данного объекта в требуемых количествах и требуемого качества снижения установленных показателей своей работы.
Вода расходуется потребителями на самые разнообразные нужды. Основными категориями потребителей являются:
1. водопользование для хозяйственно-питьевых нужд населения – все расходы воды на питье, гигиенические нужды, приготовление пищи и т.д., кроме того, сюда входят расходы воды для обеспечения благоустройства городов и населенных пунктов, поливки улиц, зеленых насаждений и т. п.;
2. водопользование для производственных целей на предприятиях промышленности, транспорта, сельского хозяйства;
3. водопользование для целей пожаротушения;
4. использование воды на собственные нужды водопровода – промывку фильтров, сети и т. п.
Все эти группы потребителей предъявляют различные требования к количеству, качеству и давлению воды. Поэтому при проектировании необходимо решать вопрос о целесообразности сооружения единой или раздельной систем водоснабжения. Для отдельных крупных промышленных объектов города, которые могут использовать неочищенную воду, целесообразно устраивать самостоятельные производственные водопроводы. Возможность объединения противопожарного водопровода с хозяйственно-питьевым или производственным водопроводом решают на основе технико-экономических расчетов. Обычно в городах устраивают единый хозяйственно-противопожарный водопровод. Он подает воду и для хозяйственно-питьевых нужд предприятий, расположенных на территории города, и для их технических нужд, если в технологических процессах используется вода питьевого качества.
Сети и сооружения системы водоснабжения города с поверхностным источником представлены на рис. 1.12,а. Вода поступает в водозаборные сооружения 1, 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 контр-башней. 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 нагнетательными или самотечными.
Сети и сооружения системы водоснабжения города с подземным источником представлены на рис. 1.12, б. 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 высокими 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. 1. 2, б), 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.
а)
б)
Рис. 1. 2. Сети и сооружения системы водоснабжения города:
a – с поверхностным источником; б – с подземным источником; 1 – водозаборные сооружения; 2 – насосная станция первого подъема; 3 – водоводы первого подъема; 4 – очистные сооружения по очистке воды; 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
Взаимное расположение сооружений системы водоснабжения и 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 сооружении 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 возвышенности. При наличии вблизи населенного пункта значительного естественного возвышения вместо водонапорной башни проектируется нагорный 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 |
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 сеть должна удовлетворять следующим основным требованиям:
1. обеспечивать подачу заданного количества и качества воды потребителям под требуемым напором;
2. обеспечивать экологическую надежность и бесперебойность снабжения водой потребителей (с учетом перспектив их роста);
3. быть экономичной.
Все эти требования достигаются решением следующих основных задач:
1. выбором экологически чистого, экономичного и надежного материала труб;
2. правильным выполнением гидравлического расчета сети (определение экономически выгодных диаметров труб и потерь напора в сети);
3. 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. 1. 13, а) и кольцевые (рис. 1. 13, б). Последние представляют собой систему замкнутых контуров или колец.
Рис. 1.13. Виды водопроводных сетей:
магистральные трубопроводы; --- распределительная сеть; а* – место возможной аварии на трубопроводе
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. 1. 13, 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.
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 далекие 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 магистрали (при аварии) в другую. Они расположены через каждые 600 – 1200 м. При нормальной работе сети они загружены слабо.