Система водоснабжения — комплекс мероприятий, включающий забор воды из источников, подъем на высоту, очистку, хранение, подачу и потребление.
Состав машин и инженерных сооружений зависит в основном от источника водоснабжения и требований, предъявляемых к качеству потребляемой воды.
Схема водоснабжения — технологическая линия, связывающая в той или иной последовательности водопроводные сооружения, предназначенные для добывания, перекачки, улучшения качества транспортирования воды к пунктам её потребления.
В зависимости от конкретных условий (рельефа местности, мощности источника водоснабжения, надежности электроснабжения и др.), схемы водоснабжения могут быть с одним или с двумя подъемами воды (рис.), с хранением регулируемой емкости воды в водонапорных башнях или подземных резервуарах, с подачей противопожарного запаса воды непосредственно из источника воды и пр.
Схема механизированного водоснабжения:
1 — источник воды; 2 — водозаборное сооружение; 3 — насосная станция первого подъема воды; 4 — очистное сооружение; 5 — резервуар для чистой воды; 6 — насосная станция второго подъема; 7 — напорное сооружение; 8 — внутренний водопровод; 9 — водораздаточное устройство; 10 — внешний водопровод.
Рис. 4
Источники водоснабжени я могут быть поверхностными (реки, озера, водохранилища и др.) и подземными (родниковые, грунтовые и межпластовые воды).
При выборе источника централизованного водоснабжения предпочтение отдается подземным водам по сравнению с поверхностными. Это объясняется повсеместным распространением подземных вод и возможностью использования их без очистки. Поверхностные воды применяются реже, так как они более подвержены загрязнению и перед подачей потребителю нуждаются в специальной очистке.
Подземные воды в зависимости от условий их залегания разделяют на грунтовые и межпластовые (рис.).
Схема залегания подземных вод:
1 — водоупорные слои; 2 — грунтовые воды; 3 — водоносный горизонт межпластовых безнапорных вод; 4 — водоносный горизонт межпластовых напорных вод (артезианских); 5 — колодец, питающийся грунтовой водой; 6 — колодец, питающийся межпластовой безнапорной водой; 7 — колодец, питающийся артезианской водой; 8 — зона питания водоносных горизонтов.
Рис. 5
Грунтовые подземные воды залегают на первом от поверхности земли водонепроницаемом слое, практически не защищены от загрязнения и имеют резкие колебания дебита. Малые запасы грунтовых вод и их санитарная ненадежность делают их непригодными для использования в качестве источников центрального водоснабжения.
Межпластовые (напорные и безнапорные) подземные воды отличаются высоким качеством, особенно в бактериальном отношении. Они расположены в водоносных слоях, имеющих одно или несколько водоупорных перекрытий. Обычно эти воды залегают на значительных глубинах и, фильтруясь через почву, освобождаются от бактериальных загрязнений, а также от взвешенных веществ. Межпластовые воды, как правило, подают на ферму без очистки.
В тех случаях, когда межпластовых вод недостаточно или они по качественному составу не могут использоваться для хозяйственно-питьевого водоснабжения, устраивают водопроводы из открытых водоемов — рек, озер, водохранилищ.
Иногда в качестве источника водоснабжения используют атмосферные осадки.
Выбрав источник водоснабжения, определяют его подачу. Подачей (дебитом) источника называют объем жидкости, поступающий из него в единицу времени, л/с или м3/ч.
Водозаборные сооружения служат для забора воды из источника. Для забора воды из поверхностных (открытых) источников устанавливают береговые колодцы или простейшие водозаборы. Для забора воды из подземных (закрытых) источников устанавливают шахтные, буровые (трубчатые) и мелкотрубчатые колодцы. Подземные воды, выходящие на поверхность, собираются в капотажные колодцы.
Шахтные колодцы (рис.6 А) служат для добывания подземных грунтовых вод, залегающих на глубине 30-40 м при толще водоносного слоя 5-8 м. Шахтный колодец состоит из оголовка 4, шахты 2, водоприемной части 1, вентиляционной трубы 3 и глиняного замка.
Водозаборные сооружения:
а — шахтный колодец (1 — водоприемная часть; 2 — ствол и шахта; 3 — вентиляционная труба; 4 — оголовок; 5 — глиняный замок); б — буровая скважина (1 — устье; 2 — эксплуатационная колонна; 3 — фильтр; 4 — отстойник)
Буровые (трубчатые) колодцы (рис. 6 Б) устанавливают для забора воды из обильных водоносных пластов, залегающих на большой глубине (50-150 м). Скважина состоит из устья 1, эксплуатационной колонны 2, фильтра 3, отстойника 4.
Рис. 6
Водоснабжение. Одним из необходимых условий городского благоустройства является водоснабжение. Система водопровода учитывает количество потребителей и норму потребления воды. Для всех категорий потребителей существуют свои нормы. Населению вода требуется для удовлетворения физиологических потребностей: приготовления пищи, поддержания гигиены, хозяйственно-бытовой деятельности. Норма потребления воды одним человеком в сутки колеблется в зависимости от степени благоустройства города. Для населения крупных городов, обеспеченного холодным и горячим водоснабжением, норма потребления воды на 1 чел. составляет около 400 л/сут. В эту норму входит расход воды на нужды предприятий коммунального обслуживания населения (бани, парикмахерские, прачечные, предприятия общественного питания и т.д.). Другой потребитель воды - промышленные предприятия, почти в каждом из которых технологический процесс связан с расходом большого количества воды.
В городе также учитывается расход воды на пожаротушение, полив зеленых насаждений и в зависимости от климатических условий - на обводнение городской территории.
В зависимости от количества подаваемой воды выбирают систему водоводов. Они могут представлять две и более параллельных нитей. Вода к потребителям приходит из источника водоснабжения (реки, подземные воды, моря) через очистные сооружения, где она фильтруется, обесцвечивается, обеззараживается хлором, озоном, водородом или ультрафиолетовыми лучами, опресняется и отстаивается.
Загрязнение грунтовых вод
Рис. 7
Рис. 8
Трубопроводы делают стальными, чугунными, железобетонными и пластмассовыми, из поливинилхлорида и полиэтилена.
При проектировании водопроводных сетей очень важно предусмотреть сохранение в трубах необходимой температуры воды. Следовательно, она не должна чрезмерно охлаждаться и нагреваться. Поэтому принято, что водопроводные сети, как правило, укладывают под землей. Но при технологическом и технико-экономическом обосновании допускаются и другие виды размещения.
Чтобы исключить переохлаждение и промерзание водопроводных труб, глубина их заложения, считая до низа, должна быть на 0,5 м больше расчетной глубины проникания в грунт нулевой температуры, т. е. глубины промерзания грунта. Для предупреждения нагревания воды в летнее время года глубину заложения трубопроводов следует принимать не менее 0,5 м, считая до верха труб. Глубину заложения производственных трубопроводов необходимо проверять из условия предупреждения нагревания воды лишь в том случае, если оно недопустимо по технологическим соображениям.
Водопроводные сети делают кольцевыми и в редких случаях тупиковыми, так как они менее удобны при ремонте и эксплуатации, и в них может застаиваться вода.
Диаметр труб принимают расчетом в соответствии с указаниями СНиП 2.04.02-84. Диаметр труб водопровода, объединенного с противопожарным, для городских районов составляет не менее 100 и не более 1000 мм. В водопроводной сети поддерживается свободный напор не менее 10 м водяного столба, что обеспечивает возможность использовать водопроводную сеть для тушения пожаров. Для этой цели на всей протяженности водопроводной сети через 150 м устанавливают специальные устройства для подключения пожарных шлангов - гидрантов. Нормами предусмотрено, что для наружного пожаротушения необходим расход воды 100 л/с.
Благодаря свободному напору в водопроводной сети не менее 10 м здания небольшой этажности обеспечиваются водой без дополнительного насоса. В зданиях повышенной этажности создается дополнительный напор местными насосами.
Расположение линий водопровода на генеральных планах, а также минимальные расстояния в плане и при пересечении от наружной поверхности труб до сооружений и инженерных сетей должны приниматься в соответствии со СНиП 2.07.01-89*.
На водопроводных сетях для правильной эксплуатации и ремонта устраивают водопроводные колодцы. Их выполняют из сборного железобетона или из местных материалов. При расположении уровня грунтовых вод выше дна колодца предусматривают гидроизоляцию его дна и стен на 0,5 м выше уровня грунтовых вод.
Водопроводные трубы для полива, заполнения открытых бассейнов, функционирования фонтанов действуют только летом, поэтому их разрешается прокладывать на глубине 0,5 м.
Горячее водоснабжение устраивают в городах с высоким уровнем благоустройства. Снабжение горячей водой жилых домов производится квартальными системами централизованного горячего водоснабжения от отдельно стоящих центральных тепловых пунктов (ЦТП), которые, как правило, располагаются в центре обслуживаемого участка. Тепловую мощность ЦТП выбирают с учетом перспективного строительства.
Сеть горячего водоснабжения рассчитывают при централизованной системе водоснабжения на два режима работы: режим водоразбора горячей воды в часы максимального водопотребления; режим циркуляции воды в часы минимального водоразбора.
Для сетей горячего водоснабжения используют водогазопроводные оцинкованные трубы, соединяемые резьбой или сваркой. Уклон трубопроводов принимается не менее 0,002. Трубы изолируют для уменьшения теплопотерь. Прокладка труб горячего водоснабжения допускается бесканальным способом (непосредственно в грунте) или в каналах совместно с тепловыми сетями.
