Основные принципы повышения надежности работы водопроводной сети

Система подачи и распределения воды должна не только обес­печивать подачу потребителям заданных количеств воды под тре­буемыми напорами, но и обладать определенной (требуемой) надежностью.

Как известно, под надежностью изделия, сооружения, системы понимается их свойство выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в установленных пределах в течение определенного промежутка времени.

Функцией системы водоснабжения является обеспечение водой потребителей в соответствии с установленными требованиями к се количеству, качеству и напору в сети. При этом допускается неко­торое снижение заданного уровня обслуживания потребителей в периоды ликвидации аварий, возникших в системе в результате случайных событий. Такое снижение уровня обслуживания не должно быть больше допустимых (установленных нормами) пределов по степени длительности и частоте повторяемости.

Снижение или прекращение подачи воды может произойти в ре­зультате аварий на водоводах и линиях сети или на насосных стан­циях, например, в результате нарушения электроснабжения и др.

При расчете надежности систем подачи воды необходимо знать:

а) требования потребителей (или нормативные требования) к бесперебойности водоснабжения (к уровню водообеспечения) в пе­риоды нормальной работы и допускаемые снижения требований в периоды ликвидации аварий;

б) численные показатели надежности отдельных элементов систе­мы (участков водопроводных линий из труб разных типов, насосов и др.).

Руководствуясь указанными сведениями, можно запроектировать систему подачи воды, удовлетворяющую поставленным требовани­ям надежности.

Все расчеты в области теории надежности систем водоснабжения сводятся фактически к поверочным расчетам, показывающим, удовлетворяют ли проектируемые системы существующим норма­тивным требованиям к их надежности.

Согласно нормам, при проектировании сетей и сооружений над­лежит соблюдать следующие требования:

1) число линий водоводов должно быть принято с учетом надеж­ности подачи воды системой водоснабжения;

2) при прокладке водоводов в две или более линии с устройст­вом переключений между ними при аварии на водоводе недопустимо снижение подачи воды более чем на 30% нормальной;

3) если объект снабжается водой от нескольких источников (по нескольким системам водоводов), допускается при аварии сни­жение подачи воды от отдельных источников до 50% нормальной, но в целом снижение подачи объекту не должно превысить30% нор­мальной;

4) при любой аварии линий водопроводной сети общее снижение подачи воды объекту не должно быть более 30%. При наличии не скольких водопитателей может быть допущено по отдельным магистралям сети объекта снижение расхода до 50% нормального, а к наиболее неблагоприятно расположенной точке объекта до 25% нормального, т. е. на 75%. При этом свободный напор в сети в такой точке должен быть не менее 10 м. Последнее требование весьма су­щественно в связи с тем, что в наиболее удаленной и наиболее воз­вышенной точке территории объекта при аварии сохраняется некоторый напор, обеспечивающий подачу воды всему объекту, хотя и в уменьшенном объеме.

Таким образом, в процессе проектирования водоводы и магист­ральные сети должны быть проверены на случай выключения отдель­ных линий для ликвидации аварий.

При поверочном расчете магистральной сети на случай аварии должно быть проверено влияние выключения отдельных линии, ак­тивно работающих (нагруженных) при нормальной работе системы, а также выбрано несколько участков, выключение которых, пред­положительно, может оказать значительное влияние на подачу воды. К таким линиям относятся участки магистралей, направление ко­торых совпадает с основным направлением транспортирования воды в сети. Влияние выключения различных линий зависит от места расположения их в сети, конфигурации самой сети и расположения крупных потребителей воды.

При проведении поверочного расчета для различных вариантов аварий узловые (фиксированные) отборы воды сокращают на 30%, а линию, на которой предполагается авария, исключают из сети.

Следует помнить, что рассматриваемые расчеты проводят для сети, где диаметры (и сопротивления) линий уже известны. В связи с этим нового начального потокораспределения не требуется. При ручных же расчетах приходится намечать перераспределение расхо­дов с учетом выключения одного из участков и увеличения нагруз­ки соседних «перемычек». Далее путем внутренней увязки находят истинное значение линейных расходов. Выключение одного из участков вызывает увеличение общего гидравлического сопротивле­ния сети.

Определив соответствующие потери напора, можно судить, обес­печиваются ли при выключенном участке требуемые объемы водопотребления (70% нормального) и требуемый напор в диктующей точке. Если эти требования не выполняются, необходимо увеличить диаметр магистралей.

Исследование влияния выключения одного из серии параллель­ных и разноудаленных от точки питания сети участков магист­ралей показывает, что обычно наибольшее снижение подачи во­ды (наибольшее увеличение гидравлического сопротивления) происходит при выключении участков, наиболее близко распо­ложенных к источнику питания.

Следует отметить, что при выключении отдельных линий водо­водов и сетей требуемая подача воды может быть обеспечена раз­личными методами, т. е. могут быть использованы различные пути резервирования. Может быть предусмотрено увеличение пропуск­ной способности линий в предвидении возможных аварий. При этом сеть и водоводы в обычных условиях работают с несколько уменьшен­ными потерями напора (т. е. «резервирование» осуществляется пу­тем усиления линий). Может быть предусмотрена установка насо­сов, которые в периоды ликвидации аварии обеспечат все норма­тивные требования по расходам и напорам, создавая более высокие давления.

Совершенно очевидно, что в процессе проектирования системы подачи и распределения воды должны быть выбраны наиболее эко­номичные и технически приемлемые решения.

Большое влияние на повышение надежности системы водоснаб­жения может оказать рациональное использование регулирующих и запасных емкостей. Например, бесперебойное водообеспечение объекта в целом может быть достигнуто как дублированием линий водоводов, подающих воду от источников, так и устройством (при одной линии водовода) резервуаров, устанавливаемых в пределах объекта и содержащих запас воды, достаточный для снабжения по­требителей в течение времени, необходимого для ликвидации ава­рии. При этом должна быть обеспечена возможность подачи воды в систему из запасного резервуара (самотеком или специальными насосами).

Наличие напорно-регулирующих емкостей в системе позволяет повысить не только равномерность работы системы, но и в значи­тельной степени ее надежность. При любой аварии на сети наличие определенного количества воды в баках напорных емкостей дает возможность поддерживать в прилегающих к ним районах города требуемые напоры и обеспечивать водой потребителей до исчерпа­ния имеющегося запаса его в любом случае сокращает период на­рушения нормального водообеспечення потребителей в результате аварий.

Абрамов Н.Н.

«Расчет водопроводных сетей»