Наружная водопроводная сеть

Магистральные линии предназначены для транспортирования транзитной воды в пределах объекта водоснабжения.
Распределительные линии прокладываются в необходимых точках при транспортировании воды от магистралей к потребителю. Если водопроводная сеть питает один дом, то функции магистральных и распределительных линий совмещаются в одной нитке.

Схемы водопроводных сетей бывают тупиковые, кольцевые и комбинированные (рис. 1).

Тупиковая схема сетки состоит из магистральной линии и ответвлений, которые отходят в виде тупиковых участков. В тупиковой сети вода движется в одном направлении — до конца ответвления. Тупиковая схема — кратчайшая по длине, но менее надежная относительно бесперебойной подачи воды.

Во время аварии на одном участке магистрали все участки, которые расположены за ним, не будут обеспечены водоснабжением.

Кольцевая схема не имеет тупиковых участков и все ее ответвления соединены между собой и замкнуты.

Комбинированная схема состоит из закольцованных и тупиковых линий.

Кольцевая и комбинированная схемы сетей водоснабжения более надежные в эксплуатации. В закольцованной сети вода не застаивается, а постоянно циркулирует. Аварийные участки выключают без прекращения подачи воды другим потребителям.

Трассу водопроводных сетей увязывают с вертикальной и горизонтальной планировкой местности и с учетом других подземных инженерных сетей. Водопроводные сети на проездах, как правило, укладывают прямолинейно и параллельно линия застройки, строго по трассе.

Пересечения трубопроводов нужно выполнять под прямым углом между собой и к оси проездов. Размещение водопроводных линий по отношению к другим подземным коммуникациям должно обеспечить возможность монтажа сетей и не допускать подмывов фундаментов в случае повреждения водопровода.

Расстояние в плане от водопроводных сетей до параллельно расположенных зданий и сооружений нужно определять в зависимости от конструкций фундаментов зданий, глубины их заложения, диаметра и характеристики сетей, напора воды в них и т.п.

Наружная водопроводная сеть является одной из основных частей каждого водопровода. Стоимость водопроводной сети населенных мест составляет около 50—70% стоимости всего водопровода, поэтому ее трассировке, конструированию и сооружению должно уделяться большое внимание.

Советские ученые А. А. Сурин, Н. Н. Гениев, Л. Ф. Мошнин, В. П. Сироткин, М. М. Андрияшев, В. Г. Лобачев, Н. Н. Абрамов, М. В. Кирсанов, Ф. А. Шевелев и другие провели большую работу по развитию теории расчета, созданию методов и приемов расчета водопроводных сетей, улучшению их работы и снижению стоимости.

Благодаря высокому развитию теории расчета были созданы условия для эффективного использования тех возможностей, которые дают современные средства вычислительной техники. В настоящее время для расчета многокольцевых сетей применяют электронные цифровые вычислительные машины — ЭЦВМ.

Водопроводные сети разделяются на магистральные линии и распределительные.

Магистральные линии служат для транспортирования транзитных масс воды; распределительные линии — для транспортирования воды из магистралей к отдельным зданиям, в которых потребители получают воду непосредственно из наружных распределительных линий.

Магистральные и распределительные линии должны иметь достаточную пропускную способность и обеспечивать необходимый напор воды в местах потребления.

Требуемая пропускная способность и напоры обеспечиваются правильным подбором диаметров труб при проектировании.

Надежность работы водопроводных сетей обеспечивается доброкачественностью материала труб и арматуры, а также укладки и монтажа.

Наименьшая стоимость водопроводных сетей получается при прокладке их по кратчайшим путям от источников воды до мест потребления.

По очертанию в плане водопроводные сети бывают тупиковые, кольцевые.

Тупиковая сеть, схема которой показана на рис. 33,а, короче кольцевой (рис. 33, б), но не может гарантировать бесперебойной

Рис. 33. Водопроводная сеть:

а —разветвленная; б — кольцевая; НС — насосная станция; "ВБ — водонапорная башня подачи воды, потому что в момент ликвидации аварии на одном участке магистрали все последующие за ним участки вместе с ответвлениями не будут снабжаться водой.

Рис. 34. Расположение трубопроводов на городской магистрали большой ширины

Кольцевые сети более надежны в эксплуатации, так как в случае аварии на одной из линий при ее выключении потребители будут снабжаться водой по другой линии.

Водопроводные сети, являющиеся противопожарными, должны быть кольцевыми. Как исключение, допускают тупиковые линии длиной не более 200 м, когда приняты меры против замерзания этих линий.

Расстояние водопроводных сетей до зданий, сооружений, дорог, а также других сетей следует назначать в зависимости от конструкций фундаментов зданий, типа дорог, глубины заложения, диаметра и характера сетей, напора в них и размеров колодцев.

Примерное расположение водопроводных и других труб на улице большого города показано на рис. 34.

Водопроводом называют комплекс инженерных сооружений и оборудования, предназначенных для забора воды из природных источников и подачи ее к местам потребления, а также в случае надобности очистки и хранения ее.

Обычно водопроводы состоят из следующих сооружений:

1) водоприемных для забора воды из природных источников;

2) насосных станций для подъема воды;

3) сооружений для очистки воды;

4) водоводов и водопроводных сетей для подачи воды потребителям;

5) водонапорных башен и напорных резервуаров для поддержания напоров и регулирования расхода воды;

6) резервуаров для хранения воды.

Взаимное расположение отдельных водопроводных сооружений при необходимости подъема, хранения и очистки воды показано на рис. 1. Здесь приведена общая схема водоснабжения города из поверхностного источника (реки) с устройством очистных сооружений.

Вода при помощи водоприемника 1 забирается из реки и по самотечным трубам 2 поступает в береговой колодец 3, а из него насосами первого подъема 4 подается в отстойники 5 и далее на фильтры 6 для очистки и обеззараживания.

Из очистной станции очищенная вода поступает в запасные резервуары чистой воды 7, из которых она насосами второго подъема 8 подается по водоводам 9 в напорно-регулирующее сооружение 10 (надземный или подземный резервуар, размещенный на естественном возвышении, — водонапорную башню или пневматическую установку), а также в магистральные трубы 11 водопроводной сети города, по которым вода транспортируется в различные районы города и по сети распределительных труб 12 и домовым вводам 13— к отдельным потребителям 14.

По назначению водопроводы подразделяют на следующие:

хозяйственно-питьевые — для удовлетворения питьевых и хозяйственных нужд населения;

производственные — для снабжения промышленных предприятий водой;

противопожарные — подающие воду для тушения пожара;

объединенные — предназначенные для одновременного удовлетворения различных нужд, при этом в ряде случаев хозяйственно-питьевые водопроводы могут совмещаться с противопожарными или производственными. Таковы хозяйственно-противопожарная, производственно-противопожарная и другие системы.

По способу подачи воды различают напорные и самотечные водопроводы.

Напорными водопроводами называют такие, в которых вода из источника н потребителю подается насосами; самотечными — в которых вода из высоко расположенного источника к потребителю поступает самотеком. Такие водопроводы иногда устраивают в горных районах страны.

В зависимости от качества воды в источнике и требований, предъявляемых к воде потребителями, водопроводы строят с сооружениями для очистки и обработки воды и без них, К первым относят хозяйственно-питьевые водопроводы, получающие воду из поверхностных источников — рек, озер, водохранилищ. К водопроводам без очистных сооружений относят хозяйственно-питьевые, питающиеся водой из артезианских скважин. Для технологических нужд промышленных предприятий вода из поверхностных источников часто бывает пригодна без очистки.

По способу использования воды промышленными предприятиями производственные водопроводы устраивают прямоточные, оборотные или с последовательным использованием воды.

В случае прямоточного водоснабжения вода, использованная в производстве, сбрасывается в водоем без очистки, если она не загрязнена, или после очистки при загрязнении (от газоочистки, прокатных станов, разливки чугуна и пр.).

При оборотном водоснабжении воду, нагретую в производстве, не сбрасывают в водоем, а вновь подают на производство после охлаждения ее в прудах, на градирнях или брызгальных бассейнах. Для пополнения потерь воды (в охладительных сооружениях, при утечке и др.) в оборотный цикл добавляют свежую воду из источника.

Схема с поворотным использованием воды дана на рис. 2,6. Насосами 1 вода после охлаждения на сооружении 2 подается по трубам 3 к производственным агрегатам 4. Нагретая вода поступает в трубопроводы 5 (на чертеже она показана пунктиром) и отводится на охлаждающие сооружения 2 (градирни, брызгальные бассейны, охладительные пруды). Добавление свежей воды из источника через водоприемник 6 производится насосами 7 по водоводам 8.

Оборотное (повторное) водоснабжение обычно устраивают при ограниченном дебите природного источника; однако и при достаточном дебите оно может быть экономичнее прямоточного водоснабжения.

Водопроводы с последовательным использованием воды применяют в случае возможности ее использования после одного потребителя другими. Такие водопроводы рекомендуется применять возможно шире.

Водопроводы разделяют на наружные и внутренние. К наружному водопроводу относят все сооружения для забора, очистки воды и распределения ее водопроводной сетью. Внутренние водопроводы забирают воду от наружной сети и подают ее потребителям в здания.

Рис. 1 Схема водопровода города; а — план; б — разрез

При наличии источника воды, по качеству удовлетворяющей требованиям потребителей, необходимость в постройке очистных сооружений отпадает. Иногда не требуется также насосная станция второго подъема. В этих случаях вода из источника подается погруженными насосами непосредственно по водоводам и магистральные сети, а по ним к потребителям. Примером такого водоснабжения может служить водозабор из артезианских скважин (рис. 2,а).

Рис. 2 а. Общая схема артезианского водопровода: 1 — скважина; 2 — сеть водоснабжения; 3 — резервуары; 4 — насосная станция П подъема; ЗСО — зона санитарной охраны

Рис. 2 б.Схема водопровода с повторным использованием воды

Напорно-регулирующие сооружении предназначены для накопления избытка подаваемой насосами воды, образующегося в том случае, когда подача воды насосами превышает ее отбор из сети, а также для хранения запаса воды на тушение пожара и для подачи воды в водопроводную сеть в тех случаях, когда отбор воды потребителям превышает подачу ее насосами. Кроме того на рис. 2 а имеются два узла сооружений. В водопроводах со сравнительно равномерным потреблением воды напорно-регулирующих сооружений может и не быть. В этом случае воду подают насосами непосредственно в трубы распределительной сети, а для хранения противопожарного запаса воды устраивают резервуары, из которых для тушения пожара вода забирается насосами.

§ 4. Определение расчетного расхода воды - (Все иображения)

Расчетным расходом воды является максимальный расход ее, получаемый умножением среднего расхода на коэффициент неравномерности.

Расчетный расход воды для населенных пунктов определяют по следующим формулам:

Здесь q — норма водопотребления в л на человека в сутки (см. табл. 1); N — расчетная численность населения; Ксут — коэффициент суточной неравномерности потребления воды; Ксут — общий коэффициент неравномерности потребления воды, равный

Расчетный расход хозяйственно-питьевой воды в производственных и вспомогательных зданиях определяют по следующим формулам.

Суточное потребление воды

где q'n — норма потребления воды на одного человека в смену (см. табл. 2); Ni— количество работающих в сутки (раздельно в холодных и горячих цехах). Потребление воды в смену равно

где N2—количество работающих в смену.

Максимальное секундное потребление воды в л в данную смену

где Кчас — коэффициент часовой неравномерности потребления воды (см. табл. 2); Т — продолжительность работы смены в часах. Расчетный расход на пользование душем в бытовых помещениях промышленных предприятий определяют, пользуясь формулами (7), (8) и (9).

Суточное потребление воды на пользование душем равно

где 9д — норма потребления воды на одну процедуру (раздельно по производствам); N3— количество пользующихся душем в сутки (раздельно по

производствам). Потребление воды душем в смену равно

где Nt — количество пользующихся душем в смену.

Секундное водопотребление (душ. Сек в данной смены

так как продолжительность действия душей после смен должна быть не более 45 мин.

Расчетный расход воды для полива территории с поливаемой площадью F га определяется по формуле

(10)

где q_пол — поливочная норма л/сут на 1 м2. Секундный расход воды для полива равен

Среднесуточное за год количество воды Qcp.mx Для полива можно приблизительно определить по формуле

(12)

где Тпол — число суток в году, в которое ведут полив, определяемое с учетом климатических и других местных условий. Расход воды в столовых промышленных предприятий учитывается особо. Суточный расход воды в столовых равен

(13)

где дст — норма расхода воды в столовой на одного обедающего принимается от 18 до 25 л с коэффициентом часовой неравномерности потребления воды 1,5.

Максимальное секундное водопотребление в столовых равно

где Т„ — число часов работы столовых.

Расход воды на производственные нужды как суточный, так и секундный принимают по данным технологов для каждого производственного агрегата или группы агрегатов.

На увлажнение, обеспыливание и кондиционирование воздуха расход воды принимают по данным проектов вентиляции производственных зданий.

Режим водопотребления зависит от величины населенного пункта, климатических и других условий. Колебания часового водопотребления обычно изображают в виде таблиц или графиков, которые составляют на основе наблюдения за режимом водопотребления на действующих водопроводах.

Рис. 3. График суточного потребления воды в городе

На рис. 3 изображен в качестве примера график колебания расхода воды в городе в течение суток. Здесь на оси абсцисс нанесены часы суток, а на оси ординат — часовой расход воды, выраженный в процентах от суточного ее расхода.

Колебания потребления воды для производственных нужд в каждом отдельном случае задаются технологами на основании изучения технологического процесса данного производства.

Подача воды насосом, работающим в течение 24 ч в сутки, т. е. в каждый час подающим 4,17% суточного расхода, обозначена на графике пунктирной линией.

Отсюда следует, что избыток воды, подаваемой насосами в часы меньшего расхода ее из сети, накапливается в баке водонапорной башни. Это накопление может происходить также в подземном резервуаре или в резервуаре пневматической установки.

Регулирующий запас воды предназначается для покрытия разности между отбором воды из сети и подачей ее насосом в часы максимального расхода. Объем регулирующего запаса при одноступенчатой работе насосов в населенных пунктах с числом жителей до 200 тыс. составляет 10—15% от суточного расхода, при двухступенчатой работе насосов он может быть снижен до 1,5—3%.

В резервуарах систем водоснабжения должен содержаться неприкосновенный запас воды на противопожарные нужды.

Колебания расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды и пели и в течение суток с максимальным расходом воды отображены в табл. 5.

Максимальный часовой расход воды на хозяйственно-питьевые нужды в табл. 5 соответствует заданному коэффициенту часовой неравномерности Кчас = 1,25.

График расхода воды на полив составлен с учетом утренней, генеральной уборки улиц; к тому же требуется, чтобы полив не совпадал с наибольшим расходом воды на хозяйственно-питьевые нужды.

Принимаем, что в запасных резервуарах должен храниться неприкосновенный запас на тушение пожара 500 м3. После пожара он должен пополняться за 24 н. Поэтому расход воды при пополнении пожарного запаса воды возрастает до 3910 + 500 = 4410 м3/сут.

На подачу этого количества воды и должен быть рассчитан водопровод.