Системы и схемы хозяйственно-питьевого водоснабжения

Система водоснабжения — комплекс взаимосвязанных инженерных устройств и сооружений, обеспечивающих потребителей водой в требуемом количестве и заданного качества. Система водоснабжения включает в себя устройства и сооружения для забора воды из источника водоснабжения, ее транспортирования, обработки, хранения, регули­рования подачи и распределения между потребителями.

Схема водоснабжения — последовательное расположение этих сооружений от ис­точника до потребителя и их взаимное расположение относительно друг друга.

Системы водоснабжения должны проектироваться в соответствии с требованиями по проектированию наружных сетей и сооружений водоснабжения, а также других нор­мативно-технических рекомендаций и требований, предъявляемых к воде потребителя­ми. При этом необходимо учитывать местные условия, многообразие которых приводит к тому, что система водоснабжения любого объекта по-своему уникальна.

Классификации систем

Все многообразие встречающихся на практике систем водоснабжения классифици­руется по следующим основным признакам:

— по назначению: хозяйственно-питьевые; противопожарные; производственные; сельскохозяйственные. Перечисленные типы систем могут быть как самостоятельными, так и объединенными. Объединяют системы в том случае, если требования, предъявля­емые к качеству воды одинаковые или это выгодно экономически;

— по характеру используемых природных источников: системы, получающие во­ду из поверхностных источников (реки, озера, водохранилища, моря, океаны); системы, забирающие воду из подземных источников (артезианские, грунтовые); системы сме­шанного питания (при использовании различных видов водоисточников);

— по территориальному признаку (охвату): локальные (одного объекта) или мест­ные; групповые или районные, обслуживающие группу объектов; внеплощадочные; внутриплощадочные;

— по способам подачи воды: самотечные (гравитационные); напорные (с механи­ческой подачей воды с помощью насосов); комбинированные;

— по кратности использования потребляемой воды (для предприятий): прямоточ­ные (однократное использование); с использованием воды (двух-трехкратное); оборот­ные (многократное использование воды, осуществляемое по замкнутой, полузамкнутой схеме или со сбросом части воды — продувкой); комбинированные;

— по видам обслуживаемых объектов: городские; поселковые; промышленные; сельскохозяйственные; железнодорожные и т.д.;

— по способу доставки и распределения воды: централизованные; децентрализо­ванные; комбинированные.

Системы водоснабжения в населенных пунктах предусматривают, как правило, централизованными. При этом в зависимости от местных условий и экономической це­лесообразности они могут быть раздельными — с собственными источниками водоснаб­жения для каждой из зон (селитебной или производственной) — или объединенными — с общим источником водоснабжения для обеих зон (рис. 1).

Рис. 1. Системы водоснабжения:

а — централизованная раздельная; б — централизованная объединённая; в — комбинированная: 1 — водозаборное сооружение; 2 — насосная станция НС-; 3 — очистные сооружения; 4 — резервуа­ры чистой воды; 5 — НС-; 6 — водонапорная башня; 7 — водоводы; 8 — распределительная водопро­водная сеть; 9 — населённый пункт; 10 — производственная зона

Децентрализованные (местные) системы водоснабжения строятся для отдельных удаленных локальных потребителей или группы зданий, а также поселков, намеченных к переселению.

По надежности или по степени обеспеченности подачи воды централизованные си­стемы водоснабжения делятся натри категории (табл. 1).

Системы водоснабжения (водопроводы), используемые одновременно для хозяйст­венно-питьевого и (или) производственного водоснабжения и для тушения пожаров, или специальный противопожарный водопровод могут быть низкого или высокого дав­ления (рис. 2):

а) с подачей воды из водопроводной сети через гидранты низкого давления (при на­личии пожарного депо необходимый напор обеспечивается с помощью пожарных авто­машин или мотопомп);

б) при отсутствии пожарного депо напор создается стационарными пожарными на­сосами, установленными в насосных станциях, при этом трубы сети должны быть вы­браны с учетом повышения давления при пожаре.

Таблица 1

Рис. 2. Схемы тушения пожара из водопровода:

а — низкого давления; б — высокого давления.

Специальный противо­пожарный водопровод может устраиваться с подачей воды непосредственно из противо­пожарных резервуаров или естественных водоемов (рек, озер, прудов); необходимый напор обеспечивается пожар­ными автомашинами или мотопомпами.

В населенных пунктах с числом жителей более 5 тысяч человек противопожарный водопровод должен быть низкого давления. Противопожарное водоснабжение поселков с числом жителей до 5 тысяч человек допускается также из естественных или искусственных водоемов или резервуаров с забором воды из них пожарными автонасо­сами или мотопомпами. В этом случае требуемое число водоемов или резервуаров оп­ределяют исходя из того, что радиус их действия не должен превышать при тушении по­жара: автонасосами — 200 м, мотопомпами — 100-150 м. Объем каждого резервуара дол­жен быть рассчитан на расход воды, необходимый для тушения пожара в течение 3 ча­сов. Пополняют противопожарные резервуары из хозяйственно-питьевого водопровода. Выбор системы противопожарного водоснабжения обосновывают технико-экономичес­кими расчетами. Для поселков при застройке одно-двухэтажными зданиями, а также для отдельно стоящих производственных зданий I и II степени огнестойкости объемом до 1000 м³ противопожарное водоснабжение можно не предусматривать.

Примерная схема водоснабжения населенного пункта представлена на рис. 3.

Рис. 3. Схема водоснабжения населённого пункта при использовании поверхностного во­доисточника:

1 — источник водоснабжения; 2 — водозаборное сооружение; 3 — насосная станция 1-го подъёма; 4 — водоочистная станция; 5 — резервуар чистой воды (РЧВ); 6 — насосная станция П-го подъёма; 7 — напорно-регулирующее сооружение (водонапорная башня); 8 — распределительная сеть насе­лённого пункта; 9 — самотёчные водоводы; 10 — напорные водоводы; 11 — всасывающие водоводы

Сравнение вариантов следует производить по срокам и очередности строительства с определением капитальных вложений и годовых эксплуатационных расходов. Эти затраты следует определять на 1 м³ суточной производительности системы в целом и отдельно очистных сооружений (с учетом себестоимости подачи и очистки 1 м³ воды).

При рассмотрении возможных вариантов централизованных систем следует отда­вать предпочтение объединенной системе, обслуживающей селитебную и производст­венную зоны населенного пункта. Это в ряде случаев обеспечивает снижение требуе­мых капитальных вложений и упрощает условия эксплуатации.

Применение раздельных систем для обслуживания каждой зоны может быть оправ­дано:

— при дебите водоисточника на каждой из площадок водозабора подземных вод, меньше требуемых суммарных расходов воды в жилой и производственной зонах;

— при значительном (более чем на 2-3 км) удалении селитебной зоны от производ­ственной;

— при прокладке коммуникаций между обеими зонами, связанной с большими до­полнительными затратами из-за сложного рельефа местности.

В целях экономии питьевой воды следует учитывать возможность использования для поливки приусадебных участков воду местных источников (ручьи, водоемы, колодцы и т.п.).

Рекомендуется рассматривать целесообразность поэтапного развития системы во­доснабжения в зависимости от темпов строительства населенного пункта с поочеред­ным объединением осуществленных этапов в общую схему водопровода. Пример по­этапного развития системы водоснабжения в три очереди проиллюстрирован на рис.4:

-1 очередь (рис. 4, а): схема водоснабжения с одним подъемом воды и пожароту­шением из водоемов, с водонапорной башней, в баке которой хранится регулирующий и неприкосновенный противопожарный запасы воды;

— II очередь (рис. 4, б): мощность водопровода развивается за счет строительства дополнительных скважин, резервуара чистой воды с регулирующим и противопожар­ным запасом воды, насосной станции второго подъема с переходом на пожаротушение через пожарные гидранты;

— III очередь (рис. 4, в): завершается строительство водопровода путем расширения водозабора, строительства второго резервуара, замены и дополнительной установки насос­ных агрегатов второго подъема или второго блока насосной станции второго подъема.

Рис. 4. Пример оче­рёдности строительст­ва систем водоснабже­ния для малых насе­лённых пунктов с использованием подзем­ных водоисточников: 1 — скважина; 2 — водово­ды; 3 — водонапорная башня; 4 — распредели­тельная сеть; 5 — пожар­ный водоём; 6 — резерву­ар чистой воды; 7 — на­сосная станция второго подъёма, 8 — пьезометри­ческие линии напоров воды

Водоснабжение объекта может осуществляться по различным схемам. Для предварительной оценки вариантов наиболее часто встречающихся схем водоснабжения не­больших объектов рекомендуется пользоваться данными об основных элементных блоках систем водоснабжения и составе сооружений (табл. 2).

В табл. 2 рассмотрены следующие схемы:

1 — один подъем воды НС-1 с водонапорной башней ВБ, пожаротушение непосред­ственно из искусственных (или естественных) водоемов;

2 — один подъем воды НС-1 с водонапорной башней ВБ, пожаротушение через гид­ранты;

3 — два подъема воды с резервуарами при насосной станции второго подъема НС-Н и водонапорной башней ВБ, пожаротушение через гидранты с возможным частичным использованием противопожарных водоемов ППВ (для удаленных объектов);

4 — два подъема воды с резервуарами при насосной станции второго подъема НС-П без водонапорной башни (безбашенная система), пожаротушение через гидранты;

Для 2-4 схем принята система пожаротушения низкого давления.

Таблица 2

Технико-экономическое сравнение вариантов башенных и безбашенных систем производится чаше всего для населенных мест с потребностью в воде до 6-8 тыс м³/сут. При большей производительности и невозможности устройства напорных наземных ре­зервуаров экономически целесообразно устройство безбашенных систем.

Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М.

«Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений»