НАРУЖНЫЕ ВОДОПРОВОДНЫЕ СЕТИ
Водопроводные линии подразделяются на водоводы, транзитные, магистральные и распределительные водопроводные сети.
Водопроводные сети по начертанию в плане и степени надежности разделяются на кольцевые и тупиковые (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Типы водопроводных сетей: а - тупиковая; б - кольцевая; А - водоводы; Б - магистральные линии; В - распределительные линии; Г - узловые расходы; 1-2, 2-3,1-5, 5-7, 7-8и т.д. - участки водопроводной сети для схемы (а) и 1 - 2, 2 - 3, 1 - 10, 1 - 7 и т.д. - для схемы (б)
Тупиковые водопроводные сети или отдельные линии допускается прокладывать в следующих случаях: при подаче воды на производственные цели, если допустим перерыв в водоснабжении предприятия или цеха предприятия; при подаче воды на хозяйственно-питьевые цели, если диа-
метр подающего трубопровода равен или менее 100 мм, т.е. в небольших населенных пунктах.
В системах водоснабжения, как правило, используются кольцевые сети, обеспечивающие высокую надежность работы системы.
Как тупиковые, так и кольцевые сети подразделяются на магистральные, сопроводительные и распределительные линии. Магистральными называются линии, на которых транзитный расход Qmp, транспортирующийся по этой линии без раздачи по ходу движения воды, превышает путевой расход Qnym (распределяющийся по зданиям в линии по ходу движения воды), т.е. Qmp > Qnym; распределительными линиями называются такие, на которых Qnp< Qnym. Сопроводительные линии, выполняемые для распределения путевого расхода диаметром менее 300 мм, делаются параллельно магистральным при транзитном расходе не менее 80 % суммарного расхода Qcyм, т.е. при Qmp> 0,8 Qcyм. Кроме указанного деления, все водопроводные линии (водоводы и сети) делятся на участки. Участком называют отрезок водопроводной сети, в пределах которого расчетный расход, скорость движения воды и материал труб остаются постоянными.
Одной из основных задач проектирования водопроводных линий является выбор схемы размещения водоводов и сетей, т. е. трассировка линий на местности. При трассировке водопроводных сетей решается задача увязки направления прокладки с рельефом местности и планировкой территории.
Основными требованиями, диктующими выбор трассы водопроводных линий, являются: охват всех водопотребителей водопроводными линиями; наименьшая стоимость строительства и эксплуатации водоводов и водопроводной сети, для этого подача воды в заданные точки должна осуществляться по кратчайшим направлениям, с целью обеспечения наименьшей длины линий; бесперебойная подача воды потребителям как при нормальной работе, так и при возможных авариях на отдельных участках сети водопровода. Низкая стоимость определяется не только наименьшей длиной сети, но и условиями прокладки водопроводных линий: видом грунтов, трудностью пересечения естественных препятствий и количеством последних (рек, оврагов, ручьев, железных и шоссейных дорог, кладбищ, свалок и других препятствий).
Очертание в плане любой сети зависит в основном от следующих факторов: конфигурации снабжаемой водой территории; планировки объекта (расположения улиц, проездов, парков и т. п.); мест расположения на плане наиболее крупных потребителей воды; рельефа местности; мест расположения используемых источников водоснабжения; наличия и расположения естественных и искусственных препятствий.
Особенностью проектирования городской водопроводной сети является выделение из всей массы водопроводных линий системы магист-
ральных линий (магистральной сети), на которую возлагается в основном работа по транспортировке воды по территории города.
Основное направление линий магистральной сети должно соответствовать вытянутой территории города. По главному направлению следует прокладывать несколько магистральных линий, включенных параллельно, что необходимо для обеспечения требуемой надежности системы водоснабжения. Транзитные магистрали нужно соединять перемычками для возможности перераспределения расходов воды между магистралями при изменении работы сети. При нормальной (обычной) работе эти перемычки несут незначительную нагрузку. Кольцам, образуемым основными транзитными магистралями и перемычками, по возможности надо придавать форму, вытянутую вдоль главного направления движения воды с тем, чтобы сократить длины малоработающих перемычек.
Число параллельно работающих транзитных магистралей, с точки зрения экономики, должно быть наименьшим. Наиболее экономичным решением было бы устройство одной мощной магистрали с ответвлениями от нее (т.е. устройство тупиковой сети). Однако требование бесперебойности подачи воды потребителям вызывает необходимость устройства параллельно включенных магистралей. Обычно число магистралей принимается, исходя из расчета расстояния между ними, равного 300...600 м. Соответственно расстояние между перемычками принимается равным 400...800 м.
Сеть магистральных линий следует прокладывать равномерно по всей территории города. Магистральная сеть должна охватывать всех наиболее крупных потребителей (промышленные предприятия, предприятия коммунального обслуживания и т. п.), а также обеспечивать подачу воды к напорно-регулирующим устройствам. В точках отдачи воды этим предприятиям или различным резервуарам должна быть предусмотрена подача воды не менее чем с двух сторон.
При делении сетей на магистральные и распределительные разница должна быть значительной, иначе разделение сети будет условным и исключение из расчета распределительной сети может привести к большим неточностям. Вследствие этого в малых городах, а также удаленных от мест подачи воды в сеть районах больших городов в расчетную сеть иногда приходится включать линии, которые в других случаях должны быть отнесены к распределительной сети.
Назначение системы остальных линий сети (распределительная сеть) и сопроводительной, получающих воду из магистралей, - отдавать воду через домовые вводы и пожарные гидранты.
Трасса водопроводных линий должна проходить за пределами проезжей части улиц ближе к красной линии, а при ширине проезжей части более 20 м - по обеим сторонам улицы.
Определение глубины заложения труб. Глубина заложения водопроводных линий при их подземной прокладке устанавливается с учетом предотвращения замерзания воды в трубах в зимний период и нагрева ее в летний период, а также исключения повреждения труб транспортом или другой временной нагрузкой.
Глубина укладки труб, считая до их низа, должна быть больше расчетной глубины промерзания грунта, которая определяется глубиной нахождения нулевой температуры. Глубина промерзания зависит от температуры воздуха в данном районе, характера грунтов, наличия растительного и снежного покрова, условий нагревания поверхности земли солнцем и т.п.
Расчетная глубина промерзания h„ устанавливается на основании многолетних наблюдений за фактической глубиной промерзания в самую холодную и малоснежную зиму. При выборе глубины укладки труб принимается во внимание опыт эксплуатации трубопроводов в данном районе, а также возможные изменения, наблюдавшейся ранее глубины промерзания в результате намечаемых изменений в состоянии территории (удаление снежного покрова, устройство усовершенствованных мостовых и т.д.). При отсутствии этих данных глубина промерзания определяется теплотехническими расчетами.
Для сетей, имеющих переменный режим работы и небольшие диаметры, теплотехнические расчеты не проводятся. Глубина заложения трубы (до низа) hзал, принимается на 0,5 м больше расчетной глубины проникновения нулевой температуры hп.
Теплотехнические расчеты проводятся и при известных глубинах промерзания. Они позволяют избегать излишнего заглубления отдельных трубопроводов, работающих при постоянных режимах и имеющих большие диаметры. Допускается, например, снижение глубины заложения трубопроводов, если в них транспортируется постоянный расход воды с температурой выше 3 °С.
Для уменьшения нагревания воды в грунте трубы рекомендуется прокладывать на такой глубине, где грунт имеет почти постоянную температуру в течение летнего периода. В большинстве регионов России это примерно 1,5 м.
Определяя глубину заложения, следует учитывать условия пересечения водопроводных линий с другими подземными сооружениями. В местах пересечений водопровод может быть проложен ниже основной линии.