Системы водоснабжения и их основные элементы

3. Системы водоснабжения и их основные элементы

3.1. СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

3.1.1. Основные понятия и определения

Для обеспечения надежного и качественного снабжения населенных мест водой создаются специальные системы водоснабжения.

Система водоснабжения представляет собой комплекс сооружений, оборудования и трубопроводов, обеспечивающих забор воды из природного источника, очистку и ее обработку, транспортирование и подачу воды потребителям требуемых расходов и качества.

Система водоснабжения должна удовлетворять техническим, экономическим и санитарным требованиям, предъявленным к ней. Системы водоснабжения проектируют одновременно с системами канализации. При проектировании схем водоснабжения промышленного предприятия, должен составляться баланс использования воды, применяться схема оборотного водоснабжения с воздушным или водяным охлаждением.

При проектировании водоснабжения должны предусматриваться прогрессивные технические решения, механизация трудоемких работ, автоматизация технологических процессов и максимальная индустриализация строительно – монтажных работ за счет применения сбойных конструкций, стандартных и типовых изделий и деталей.

Требования к качеству воды хозяйственно-питьевого назначения и воды, идущей на технические цели (технической воды) различны. Поэтому на большинстве объектов сооружают отдельную объединенную систему хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения и отдельную систему технического водоснабжения.

В системах технического водоснабжения предусматриваются также сооружения и оборудование, необходимое для приема отработавшей воды и подготовки ее для повторного использования, а также станции очистки сточных вод.

Рекомендуемые материалы

В некоторых случаях, например, на предприятиях пищевой промышленности, где значительная доля воды должна соответствовать требованиям ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая» создают единую систему водоснабжения.

А на предприятиях с высокой пожароопасностью вынуждены создавать отдельные системы противопожарного водоснабжения.

3.1.2. Классификация систем водоснабжения

Системы водоснабжения классифицируются по следующим признакам:

по виду водоисточника – с использованием поверхностных вод; с использованием подземных вод; смешанные;

по способу подъема воды – нагнетательный, в которых вода к потребителям подается насосами; самотечные (гравитационные); комбинированные;

по назначению – хозяйственно-питьевые, технологические, противопожарные, объединенные;

по видам обслуживаемых объектов – городские, промышленные, сельские;

по территориальному охвату водопотребителей – местные (локальные), предусматривающие водоснабжение отдельных объектов (предприятия, фермы, группы зданий), централизованные, обепечивающие водой всех потребителей, расположенных в данном городе, поселке;

по характеру использования воды – прямоточные, в которых воду после однократного использования выпускают в канализацию, прямоточные с повторным использованием воды, оборотные, в которых воду после использования для технических целей очищают и охлаждают, затем многократно используют на том же объекте;

по сроку службы -  постоянные; временные.

По надежности подачи воды системы водоснабжения подразделяются на три категории:

I - допускается снижение подачи воды на хозяйственно-питье­вые нужды не более 30% расчетного расхода и на производственные нужды до предела, установленного аварийным графиком работы предприятий; длительность снижения подачи воды или снижение подачи ниже указанного предела допускается на время выключения
поврежденных и включения резервных элементов системы, но не более чем на 10 мин;

II - допускаемое снижение подачи воды то же, что и при I категории, длительность снижения подачи не должна превышать 10 суток. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускается на время выключения поврежденных и включения резервных элементов или проведения ремонта, но не более чем на 6 часов;

III - допускаемое снижение подачи воды то же, что и при I категории, длительность снижения подачи не должна превышать 15 суток. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускается на время проведения ремонта, но не более чем на 24 часа.

Категорию отдельных элементов систем водоснабжения необ­ходимо устанавливать в зависимости от их функционального значения в общей системе водоснабжения. Элементы систем во­доснабжения II категории, повреждения которых могут нару­шить подачу воды на пожаротушение, должны относиться к I ка­тегории.

по размещению водопроводных сооружений, устройств и трубопроводов относительно потребностей:

- наружные – все сооружения для забора, очистки воды, транспортирования и распределения ее водопроводной сетью;

- внутренние – забирают воды из наружной сети, и подает ее на потребителям в здания.

Системы водопроводов, объединенные с противопожарным водопроводом, могут быть:

§ низкого давления – напор, необходимый для тушения пожаров, создается при помощи передвижных насосов, присоединяемых к пожарным каналам (гидрантам) наружной водопроводной сети.

§ высокого давления – напор, необходимый для тушения пожаров, создается стационарными насосами.

§ системы постоянного высокого давления – напор в сети, необходимый для тушения пожара, поддерживается постоянно.

3.1.3. Основные элементы систем водоснабжения

Системы водоснабжения, как отмечено выше, представляют собой комплекс сооружений, оборудования и трубопроводов, обеспечивающих забор воды из природного источника, очистку и обработку ее, транспортирование и подачу потребителям требуемых расходов, качества под необходимыми напорами.

В состав системы водоснабжения входят следующие основные сооружения:

водозаборные сооружения, при помощи которых осу­ществляется прием воды из источников;

насосные станции, подающие воду по трубам на очистные сооружения и к месту водопотребления. Из источника водоснабже­ния вода, как правило, перекачивается на очистные сооружения насосной станцией I подъема, а после очистки подается водопотребителям насосной станцией II подъема;

очистные сооружения, предназначенные для очистки воды;

резервуары чистой воды, в которых осуществляется ре­гулирование неравномерности режима работы насосных станций I и II подъемов, а также хранение аварийных и противопожарных объемов воды;

напорные водоводы и водопроводная сеть, слу­жащие для транспортирования воды к местам ее потребления;

водонапорные башни или другие сооружения для хране­ния и аккумулирования воды, предназначенные для сглаживания неравномерности водопотребления и подачи воды насосами, а также для создания необходимых напоров в водопроводной сети.

В системах оборотного водоснабжения есть также сооружения для очистки и охлаждения отработанной воды. Кроме того, во всех системах промышленного водоснабжения существуют сооружения для очистки сточных вод.

Основные нормативные требования, предъявляемые к системам водоснабжения, в том числе для железнодорожных станции и поселков при них, изложены в                   СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения».

Состав системы водоснабжения из поверхностного источника (реки) показана на рис. 1.1, а из подземного источника на рис. 1.2.

3.2. СХЕМЫ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

3.2.1. Основные понятия и определения

Системы водоснабжения устраивают по определенным схемам, которые представляют собой совокупность сооружений водопровода и последовательность расположения их на местности.

Выбор схемы водоснабжения зависит от многих факторов. Основными предпосылками к выбору схемы системы водоснаб­жения являются вид имеющегося источника, объемы водопотребления, размещение водопотребителей, санитарные требования и др.

Проектирование любого водопровода начинается с вычерчивания его схемы в плане и определения состава сооружения.

Обычно в начальной стадии проектирования составляют две (или более) возможные схемы водоснабжения, которые являются вариантами проекта будущего водопровода. Затем проводится технико-экономический расчет – сравнение вариантов, выбирают наивыгоднейший.

По выбранной схеме окончательно проектируют и рассчитывают все устройства системы водоснабжения.

3.2.2. Классификация схем систем водоснабжения

В системах водоснаб­жения могут применять различные схемы водоснабжения.

По количеству водопользователей схемы водоснабжения могут быть: объединенными (централизованными) (Рис. 1.3, Рис. 1.4); схемы местного водоснабжения (Рис. 1.5).

В системах местного водоснабжения обслуживается обычно один объект, например   населенный   пункт,   железнодорожная   станция.   В объединенных (централизованных) системах водоснабжения вода подается к  нескольким потребителям. При этом вода может подаваться как по раздельным системам водоснабжения, так и по единой (объединенной) системе.

В населенных пунктах, а также в городах, как правило, устраивают единую систему водоснабжения для хозяйственно-питьевых и противопожарных целей.

Вода на технологические и противопожарные нужды предприятий в зависимости от требуемого качества и экономической целесообразности может быть получена как от объединенной системы водоснабжения, так и от раздельной. Отдельный противопожарный водопровод устраивают очень редко и, как правило, для наиболее пожа­роопасных объектов - предприятий нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, складов нефти и нефтепродуктов, хранилищ сжиженных газов, лесоперерабатывающих предприятий и др.

По условиям водоснабжения: стационарные схемы водоснабжения; схемы временного водоснабжения; схемы привозного водоснабжения.

По типу водопроводов: схема водоснабжения с продольными водо­проводами (Рис. 1.3); схемы водоснабжения с групповыми водопро­водами (Рис. 1.4).

Схемы производственного водоснабжения, кроме того, могут быть прямоточными, прямоточными с повтор­ным использованием воды и оборотными (Рис. 1.6 – Рис. 1.8). Существуют также комбинированные схемы водоснабжения. Название систем водоснабжения в инженерной практике повторяет название соответствующей схемы.

 В прямоточных системах вода после исполь­зования в технологическом цикле сбрасывается в водоем.

В системах повторного использования воды свежая вода, пройдя технологический цикл на одном производстве, участвует в технологическом процессе следующего производства. При использовании такой системы необходимо, чтобы качество воды после использования на первом предприятии удовлетворяло требованиям технологического процесса второго производства; при необходимости требуется ее очистка или охлаждение.

Оборотные системы, как правило, применяют на промыш­ленных предприятиях и представляют собой систему, в которой вода, участвующая в технологическом процессе, не сбрасывается водоем, а после обработки возвращается в производственный цикл. Потери воды, имеющие место в производстве, восполняются из ис­точника.

 

3.3. РЕЖИМ РАБОТЫ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

3.3.1. Режим подачи воды и работы водопроводных сооружений

Взаимосвязь в работе отдельных сооружений системы водоснабже­ния можно проследить по совмещенным графикам водопотребления и подачи воды насосными станциями I и II подъемов (рис. 1.9).

Водозаборные сооружения, насосная станция I подъема и очист­ные сооружения обеспечивают подачу воды в объеме суточного водопотребления. Поэтому режим работы этих сооружений, в основ­ном, принимают равномерным в течение суток. При этом режиме (пунктирная линия 2 на рис. 1.9) обеспечиваются наиболее эффек­тивные и экономичные показатели работы указанных сооружений.

В водопроводную сеть вода подается из резервуаров чистой воды насосной станцией II подъема, режим работы которой, как правило, принимается ступенчатым (линия 3 на рис. 1.9) в течение суток. При этом режиме в часы максимального водопотребления насосная станция II подъема подает меньший объем воды по сравнению с тре­буемым. В часы минимального водопотребления подача насосной

станции II подъема превышает потребление воды. Совмещением графика водопотребления (линия I на рис. 1.9) с графиком подачи насосной станции II подъема определяют регулирующую вмести­мость водонапорной башни. Объем регулирующей емкости будет тем меньше, чем ближе график работы насосной станции II подъема к графику водопотребления.

В резервуары чистой воды вода поступает через очистные соору­жения от насосной станции I подъема, работающей равномерно. Из резервуаров вода забирается насосами станции II подъема. Режимы работы насосных станций I и II подъемов определяют регулирующую вместимость резервуаров чистой воды.

Режим работы трубопроводов от водозаборных сооружений на очистные сооружения и резервуары чистой воды определяется равномерным режимом работы насосной станции I подъема, а режим работы трубопроводов, подающих воду от резервуаров чистой воды до водонапорной башни, - насосной станции II подъема.

Режим работы водопроводной сети определяется графиком водо­потребления, а водопроводную сеть рассчитывают на максимальный секундный расход максимального часового водопотребления.

3.3.2. Требования в отношении напоров

К системам водоснабжения предъявляются также определенные требования в отношении напоров, которые должны быть обеспечены в точках отборов. Потребители забирают воду из сети через водоразборные приборы, расположенные на некоторой высоте над поверхностью земли. Поэтому в водопроводной сети необходимо обеспечить такой напор, который будет достаточным для подъема воды до наивысшей водоразборной точки, излива воды из прибора и преодоления всех сопротивлений на пути движения воды от магистрали до точки излива. Этот напор называется свободным напором и измеряется в метрах от поверхности земли (над землей). Для объектов водоснабжения при одноэтажной застройке минимальный напор в сети при хозяйственно-питьевом водопотреблении на вводе в здание должен 'приниматься в соответствии со СНиП 2.04.02-84 не менее 10 м, при большей этажности на каждый последующий этаж следует добавлять 4 м. В часы минимального водопотребления напор допускается принимать равным 3 м на каждый этаж, кроме первого.

Для производственных зданий величина свободного напора при­нимается в зависимости от технологии производства.

Свободный напор в сети противопожарного водопровода низкого давления в период пожаротушения должен быть не менее 10 м.

Для предупреждения аварий на водопроводной сети и уменьше­ния утечек воды из нее нельзя допускать, чтобы свободный напор был более 60 м; в противном случае необходимо предусматривать установку регуляторов давления или устраивать зонное водоснаб­жение.

На рис. 1.10 показана связь между напорами в различных точках схемы водоснабжения с башней в начале сети на момент макси­мального водопотребления. Она определяется положением пьезомет­рических линий, которые отражают падение напора в сети при дви­жении воды от насосной станции II подъема до «диктующей» точки. Обычно «диктующей» точкой является наиболее удаленная от башни точка отбора воды, имеющая наибольшую геодезическую отметку земли. В такой точке будут самые низкие пьезометрические напоры и самые малые свободные напоры.

Связь между напорами в точке расположения водонапорной башни и в диктующей точке определяется уравнением

Z_Bб + Н_Вб = Z_а + Н_св + ∑h_с,

где   Z_Bб - отметка поверхности земли в месте расположения водонапор­ной башни;

Н_Вб - высота водонапорной башни;

Z_а - отметка поверхности земли в «диктующей» точке а;

 Н_св - величина требуемого свободного напора в «диктующей» точ­ке а;

∑h_с - потери напора на участках сети от водонапорной башни до «диктующей» точки а.

Из приведенного уравнения можно определить высоту водона­порной башни Н_Вб

Н_Вб  = Н_св + ∑h_с – (Z_Bб -  Z_а).

Высота Н_Вб будет тем меньше, чем больше значение Z_BB. Поэтому располагать водонапорные башни следует на наиболее возвышен­ных отметках.

Требуемый манометрический напор насосов Н_Н.Ман станции II подъема определяется по максимальному уровню воды в баке водонапорной башни

Н_Н.Ман = (Z_oн - Z_Bб) + (Н_Вб + Н_б ) + h_в,

где Z_oн - отметка оси насоса;

Н_б - расчетная высота бака водонапорной башни;

h_в - потеря напора в напорных водоводах.

В реальных условиях очень часто бывает так, что возвышенные отметки снабжаемой водой территории находятся в противополож­ной от насосной станции стороне. В этом случае система водоснаб­жения с водонапорной башней, установленной на этих отметках, на­зывается системой с контррезервуаром. Режим работы такой сис­темы имеет существенное отличие от выше рассмотренной.

3.3.3. Проектирование схем и систем водоснабжения

Выбор схемы и системы водоснабжения следует производить на основании сопоставления возможных вариантов ее осуществления с учетом особенностей объекта или группы объектов, требуемых расходов воды на различных этапах их развития, источников водоснабжения, требований к напорам, качеству воды и обеспеченности ее подачи.

Сопоставлением вариантов должны быть обоснованы:

источники водоснабжения и использование их для тех или иных потребителей;

степень централизации системы и целесообразность выделения локальных систем водоснабжения;

объединение или разделение сооружений, водоводов и сетей различного назначения;

зонирование системы водоснабжения, использование регулирующих емкостей, применение станций регулирования и насосных станций подкачки;

применение объединенных или локальных систем оборотного водоснабжения;

использование отработанных вод одних предприятий (цехов, установок, технологических линий) для производственных нужд других предприятий (цехов, установок, технологических линий), а также для поливки территории и зеленых насаждении;

использование очищенных производственных и бытовых сточных вод, а также аккумулированного поверхностного стока для производственного водоснабжения, орошения и обводнения водоемов;

целесообразность организации замкнутых циклов или создания замкнутых систем водопользования;

очередность строительства и ввода в действие элементов системы по пусковым комплексам.

Централизованная система водоснабжения населенных пунктов в зависимости от местных условий и принятой схемы водоснабжения должна обеспечивать:

хозяйственно-питьевое водопотребление в жилых и общественных зданиях, нужды коммунально-бытовых предприятий;

хозяйственно-питьевое водопотребление на предприятиях;

производственные нужды промышленных и сельскохозяйственных предприятий, где требуется вода питьевого качества или для которых экономически нецелесообразно сооружение отдельного водопровода;

тушение пожаров;

собственные нужды станций водоподготовки, промывку сетей водопроводов и канализации и т.п.

При обосновании допускается устройство самостоятельного водопровода для:

поливки и мойки территорий (улиц, площадей, зеленых насаждений), работы фонтанов и т.п.;

поливки посадок в теплицах, парниках и на открытых участках, а также приусадебных участков.

Централизованные системы водоснабжения по степени обеспеченности подачи воды подразделяются на три категории:

I - допускается снижение подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды не более 30 % расчетного расхода и на производственные нужды до предела, устанавливаемого аварийным графиком работы предприятий; длительность снижения подачи не должна превышать 3 сут. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускаются на время выключения поврежденных и включения резервных элементов системы (оборудования, арматуры, сооружений, трубопроводов и др.), но не более чем на 10 мин;

II - величина допускаемого снижения подачи воды та же, что при I категории; длительность снижения подачи не должна превышать 10 сут. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускаются на время выключения поврежденных и включения резервных элементов или проведения ремонта, но не более чем на 6 ч;

III - величина допускаемого снижения подачи воды та же, что при I категории; длительность снижения подачи не должна превышать 15 сут. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускается на время проведения ремонта, но не более чем на 24 ч.

Объединенные хозяйственно-питьевые и производственные водопроводы населенных пунктов при числе жителей в них более 50 тыс. чел. следует относить к I категории; от 5 до 50 тыс. чел. - ко II категории; менее 5 тыс. чел. - к III категории.

Категорию сельскохозяйственных групповых водопроводов следует принимать по населенному пункту с наибольшим числом жителей.

При необходимости повышения обеспеченности подачи воды на производственные нужды промышленных и сельскохозяйственных предприятий (производств, цехов, установок) следует предусматривать локальные системы водоснабжения.

Проекты локальных систем, обеспечивающих технологические требования объектов, должны рассматриваться и утверждаться совместно с проектами этих объектов.

Категорию отдельных элементов систем водоснабжения необходимо устанавливать в зависимости от их функционального значения в общей системе водоснабжения.

Элементы систем водоснабжения II категории, повреждения которых могут нарушить подачу воды на пожаротушение, должны относиться к I категории.

При разработке схемы и системы водоснабжения следует давать техническую, экономическую и санитарную оценки существующих сооружений, водоводов и сетей и обосновывать степень их дальнейшего использования с учетом затрат по реконструкции и интенсификации их работы.

Системы водоснабжения, обеспечивающие противопожарные нужды, следует проектировать в соответствии с указаниями разд. 2 СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения».

Системы оборотного водоснабжения надлежит проектировать в соответствии с указаниями разд. 11 СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения».

При выборе оптимального варианта систем производственного водоснабжения при необходимости следует рассматривать возможность и целесообразность изменений технологических процессов, при которых возрастание издержек основного производства оказывается меньше снижения приведенной стоимости систем водоснабжения и канализации.

Водозаборные сооружения, водоводы, станций водоподготовки должны, как правило, рассчитываться на средний часовой расход в сутки максимального водопотребления.

Расчеты совместной работы водоводов, водопроводных сетей, насосных станций и регулирующих емкостей надлежит производить в объеме, необходимом для обоснования системы подачи и распределения воды на расчетный срок, установления очередности ее осуществления, подбора насосного оборудования и определения требуемых объемов регулирующих емкостей и их расположения для каждой очереди строительства.

Для систем водоснабжения населенных пунктов расчеты совместной работы водоводов, водопроводных сетей, насосных станций и регулирующих емкостей следует, как правило, выполнять для следующих характерных режимов подачи воды:

в сутки максимального водопотребления - максимального, среднего и минимального часовых расходов, а также максимального часового расхода и расчетного расхода воды на пожаротушение;

в сутки среднего водопотребления - среднего часового расхода;

в сутки минимального водопотребления - минимального часового расхода;

Проведение расчетов для других режимов водопотребления, а также отказ от проведения расчетов для одного или нескольких из указанных режимов допускается при обосновании достаточности проведенных расчетов для выявления условий совместной работы водоводов, насосных станций, регулирующих емкостей и распределительных сетей при всех характерных режимах водопотребления.

Для систем производственного водоснабжения характерные условия их работы устанавливаются в соответствии с особенностями технологии производства и обеспечения противопожарной безопасности.

Примечание. При расчете сооружений, водоводов и сетей на период пожаротушения аварийное выключение проводов и линий кольцевых сетей, а также секций и блоков сооружений не учитывается.

При разработке схемы водоснабжения должен быть установлен перечень параметров, контроль которых необходим для последующей систематической проверки силами эксплуатационного персонала соответствия проекту фактических расходов воды и коэффициентов неравномерности водопотребления, а также фактических характеристик оборудования, сооружений и устройств. Для осуществления контроля в соответствующих разделах проекта должна быть предусмотрена установка необходимых для этого приборов и аппаратуры.

При разработке схем и систем сельскохозяйственного водоснабжения надлежит:

централизованные системы водоснабжения проектировать лишь для перспективных населенных пунктов и объектов сельскохозяйственного производства;

для сохраняемых на расчетный период сельских населенных пунктов предусматривать реконструкцию существующих водозаборных сооружений (водозаборных скважин, шахтных колодцев, каптажа родников и т.п.) с оборудованием их механизированными водоподъемниками и устройство внутренних водопроводов в отдельных культурно-бытовых и производственных зданиях;

при устройстве групповых водопроводов предусматривать меры по сохранению качества воды при ее транспортировании на большие расстояния, особенно в начальный период работы этих систем, когда скорости движения воды в водоводах значительно ниже расчетных;

рассматривать целесообразность устройства для поливки приусадебных участков отдельных сезонных водопроводов с использованием местных источников и оросительных систем, непригодных в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения;

при проектировании систем водоснабжения для районов распространения засоленных вод при отсутствии местных источников пресной воды рассматривать целесообразность использования для питьевых нужд опресненной воды и для непитьевых нужд минерализованной воды. При этом для поселков с одноэтажной застройкой внутренние водопроводы рекомендуется проектировать только для подачи минерализованной воды, предусматривая подачу опресненной воды на питьевые нужды через водоразборные колонки.

3.4. РОЛЬ И НАЗНАЧЕНИЕ ВОДОЗАБОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ В СХЕМЕ ВОДОСНАБЖЕ­НИЯ

3.4.1. Классификация водозаборов

Водозаборные сооружения (водозаборы, ВЗС) классифицируются по следующим призна­кам:

по виду источника водоснабжения и месту расположения - поверхностные (речные, озерные, водохранилищные, из каналов), подземные (трубча­тые и шахтные колодцы, горизонтальные водосборы, каптажи, инфильтрационные водозаборы);

по назначению - хозяйственно-питьевые, производственные (технологические),  сельскохозяйственные;

по производительности – малой (меньше 1 м³/с), средней (от 1 до 6 м³/с), большой (больше 6 м³/с);

по компоновке основных элементов - совмещенные, раздель­ные,  комбинированные;

по расположению водоприеминика - береговые, русловые, ков­шевые, приплотинные и другие;

по способу приема воды - глубинные, донные, поверхностные, инфильтрационные, комбинированные;

по степени стационарности - стационарные, нестационарные (передвижные, плавучие);

по сроку эксплуатации - постоянные и временные.

Водозаборные сооружения, кроме того, классифицируют по требуемой категории надежности подачи воды.

В соответствии со СНиП все водозаборные сооружения подразделяются на 3 категории: I, II, III. При этом категория водозаборного сооружения должна совпадать с категорией системы водоснабжения, в которой функционирует водозаборное сооружение.

I категория – ВЗС, обеспечивающие бесперебойный отбор расчетного расхода воды. К ним относятся все типы береговых незатопляемых сооружений, водоприемные окна которых всегда доступны для обслуживания, а очистка их сороудерживающих решеток механизирована.

II категория - ВЗС, обеспечивающие отбор расчетного расхода воды с возможностью перерывов подачи воды до 5 часов или снижения ее подачи до 1 месяца. К ним относятся все типы русловых затопленных водоприемников, расположенных в водоеме в удалении от берега и практически недоступных в период половодья, ледохода и т.п.

III категория - ВЗС, отбор воды через которые может прекращаться до 3 суток. К ним следует относить плавучие и подвижные водоприемники.

3.4.2. Определение места расположения водозаборных сооружений

Бесперебойная работа водозабора в значительной степени зависит от места его расположения и конструктивных элементов, входящих в состав водозаборного узла.

Водозаборные сооружения, предназначенные для хозяйственнно-питьевого водоснабжения, должны располагаться выше населен­ных пунктов по течению реки, мест сброса сточных вод, стоянок судов и барж, складов. При этом водозабор должен быть макси­мально приближен к потребителю. Для технологических нужд промышленных предприятий, не предъявляющих высоких требований к качеству воды по бактериальным показателям, допускается устройство водозаборных сооружений на территории промышленного объекта.

На выбор водозабора большое влияние оказывают условия забора воды. Основные типы водозаборов и область их применения приведены в СНиП 2.04.02-84. Для речных водозаборов прием воды целесообразно осуществ­лять у вогнутого берега. В этих местах быстрее образуется ледостав, а шуга в меньшей степени забивает решетки водоприем­ных окон оголовка водозабора. Водозаборные сооружения нецелесообразно размещать в местах возможного образования ледяных заторов, вблизи порогов, ниже притоков, несущих боль­шое количество взвеси и других загрязнений, в местах нереста рыб и в местах с неблагоприятными инженерно-геологическими условиями.На озерах и водохранилищах водоприемники водозаборов размещают за пределами прибойных зон, в местах, укрытых от волнения.

Разнообразие местных природных условий в сочетании с различ­ным количеством забираемой воды вызывает необходимость создания большого количества типов и конструкций водоприемных сооружений. При всем многообразии видов водозаборов должны быть соблюдены условия бесперебойной подачи на очистку необходимого количества воды и удачного расположения в части того, чтобы водозабор обеспечивал плавное обтекание его потоком и не стеснял русло водоисточника.

3.5. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И

ВОДОЗАБОР­НЫХ СООРУЖЕНИЙ

3.5.1. Перспективные задачи в области водоснабжения и водоотведения

В настоящее время многочисленные потребители предъявляют к воде требования, различные как в коли­чественном, так и в качественном отношении. Рост водопотребления привел во всем мире к количественному и качественному дефициту воды. Поэтому в современных условиях требуется комплексный подход к решению за­дач водоснабжения, учитывающий интересы различных групп потребителей воды, рациональное ее использова­ние, предусматривающий разработку мероприятий по охране источников от загрязнения и истощения, совер­шенствование систем водоснабжения, использование на­учно обоснованных норм водопотребления, разработку маловодных и безводных технологических процессов, совершенствование водного законодательства и др.

Перспективными задачами в области водоснабжения и водоотведения на железнодорожном транспорте являются:

полная ликвида­ция так называемого привозного водоснабжения, при котором в безводных районах на отдельные станции и в поселки вода достав­ляется в цистернах;

уменьшение расходов чистой воды на производ­ственные нужды за счет более широкого применения оборотного водоснабжения;

совершенствование методов очистки природных вод и загрязненных стоков до такой степени, при которой питьевая вода удовлетворяла бы требованиям новых гигиенических нормативов (СанПиН 2.14.-559-96), а сточная вода - требованиям ГОСТ;

совершенствование управления системами водоснабжения и водоот-ведения путем применения компьютеризации.

Важнейшей задачей повышения эффективности работы систем подачи и распределения воды является защи­та трубопроводов от внутренней коррозии. Одним из пу­тей решения этой проблемы является применение труб с внутренними покрытиями.

Наиболее радикальным ре­шением проблемы экономии воды, а также уменьшения ее загрязнения является использование воды в процессе промышленного производства в системах оборотного во­доснабжения.

Охлаждающие системы оборотного водоснабжения являются самыми водоемкими в области промышленного водоснабжения. Применение современных и вновь раз­рабатываемых охладителей позволит повысить эффек­тивность охлаждения и, следовательно, снизить расход воды.

Одним из путей сокращения оборотной и свежей воды из природных источников на производственные нужды служит воздушное охлаждение вместо водяного. Оно по­зволяет уменьшить количество загрязненных сточных вод, сбрасываемых в водоемы.

В системах оборотного водоснабжения достаточно простыми в эксплуатационном отношении методами кон­диционирования технической воды для защиты металлов от коррозии, предотвращения накипеобразования и борь­бы с развитием биологических обрастаний являются peaгентные методы. Использование наряду с традиционными реагентами новых позволит значительно повысить эффек­тивность работы этих систем.

При рациональном размещении сооружений оборотно­го водоснабжения на промышленной площадке, их блоки­ровании и совершенствовании значительно снижаются капитальные и эксплуатационные затраты и повышается их надежность.

Дальнейшее развитие систем водоснабжения промыш­ленных предприятий в районах с высокой плотностью застройки и развитой промышленностью ведется в на­стоящее время в основном за счет создания более, рацио­нальных систем водопользования, включая замкнутые системы, а также за счет использования альтернативных источников водоснабжения, основная роль  среди которых отводится использованию доочищенных сточных вод. За последние годы накоплен определенный опыт приме­нения очищенных сточных вод в техническом и сельско­хозяйственном водоснабжении.

В РФ и за рубежом проводятся комплексные ис­следования по проблемам, связанным с созданием замк­нутых систем водного хозяйства. Их применение перспек­тивно при водоснабжении и канализации промышленных предприятий, узлов и промышленных районов. Если раньше эти вопросы рассматривались только для про­мышленных зон с острым дефицитом воды, то в настоя­щее время создание систем с минимальным сбросом во­ды и отходов является непременным условием при про­ектировании любых предприятий независимо от места их расположения.

Дальнейшее развитие водопроводных систем и соору­жений связано также с совершенствованием и созданием новых видов механического и электрического оборудова­ния, средств автоматизации. Использование в практике проектирования и строительства укрупненных элементов заводского изготовления, внедрение методов блочного монтажа узлов технологического оборудования являются одной из мер интенсификации развития систем водо­снабжения. Достижения научно-технического прогресса позволяют решать названные и другие проблемы водо­снабжения наиболее рациональными и экономичными ме­тодами и способами.

Оборотные и замкнутые водохозяйственные системы.

Интенсивное развитие промышленности и сельскохозяйственного производства, повышение уровня благоустройства городов и населенных пунктов, значительный прирост населения обусловили в последние десятилетия дефицит и резкое ухудшение качества водных ресурсов практически во всех регионах России.

Одним от основных путей удовлетворения потребностей общества в воде является инженерное воспроизводство водных ресурсов, т.е. их восстановление и приумножение не только в количественном, но и в качественном отношении.

Перспективы рационального воспроизводства технологического расхода воды связаны с созданием на предприятиях систем повторно-последовательного, оборотного и замкнутого водоснабжения. В их основу положено удивительное свойство воды, позволяющее ей не изменять своей физической сущности после участия в производственных процессах.

Промышленность России характеризуется высоким уровнем развития систем оборотного водоснабжения, за счет которых экономия свежей воды, расходуемой на производственные нужды, составляет в среднем 78%. Лучшие показатели использования оборотных систем имеют предприятия газовой (97%), нефтеперерабатывающей (95%) отраслей, черной металлургии (94%), химической и нефтехимической (91%) промышленности, машиностроения (85%).

Максимальные расходы воды в системах оборотного и повторно-последовательного водоснабжения характерны для Уральского, Центрального, Поволжского и Западно-Сибирского экономических районов. В целом по России соотношение объемов использования свежей и оборотной воды составляет соответственно 35,5 и 64,5%.

Широкое внедрение совершенных водооборотных систем (вплоть до замкнутых) способно не только решить проблему водообеспечения потребителей, но и сохранить природные водоисточники в экологически чистом состоянии.

3.5.2. Проблемы водозаборов

Проблемы водозаборов из поверхностных источников.

Гидравлическое моделирование и аналитические расчёты водоприемной части водозаборов типов:

безковшовых (выносных водоприемников), ковшевых глубоковырезанных (береговых), самопромывающихся, комбинированных

Теоретические и экспериментальные исследования гидравлики руслового потока и водозаборных ковшей.

Рассмотрение работы гидротехнических сооружений при водозаборах:

гидравлическая направленность проблемы в условиях водоёма;

гидравлическая направленность проблемы в условиях водотока;

исследование гидравлики ковшей;

исследование гидравлики руслового потока в створе расположения
водозабора;

разработка мероприятий по защите водозаборов с помощью струенаправляющих сооружений - бонов, донных порогов, шпор и т.д.

Исследование руслового процесса, движения наносов и расположения
водозаборов в плане:

с учётом требований гидротехники;

при устойчивом и неустойчивом руслах.

Исследование термики речных потоков и зимнего режима водозаборных сооружений:

в летний, осеннее-зимний и зимний периоды;

зимнего режима русловых процессов;

шуголедового режима;

гидравлики зимнего режима и работы гидросооружений в зимний период;

при низких уровнях воды, экстремальных в отношении забора воды;

предложений по расположению водозаборов с учётом зимнего режима шуголедовых явлений.

Рыбозащита:

Разработка принципов гидравлико-ихтиологической защиты;

математическое моделирование захода рыбной молоди в зону захвата;

мероприятия по рыбоотведению от водоприемников и из ковша.

Разработка эксплуатационных мероприятий для водоприемной части водозаборов:

принудительных систем шуго-, рыбоотведения и наносоудаления;

исследование, производство, эксплуатация объёмных фильтрующих кассет и их совершенствование;

разработка исходных требований по технологии шуго- и рыбоотведения в водоприёмных ковшах, оборудованных принудительными гидравлическими системами.

Обратите внимание на лекцию "76 Перспективы техногенной революции".

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В лекции рассмотрены основные определения «Водоснабжения», которые позволят студенту целенаправленно изучать в дальнейшем учебную дисциплину.

В лекции даются характеристики основных элементов систем и схем водоснабжения, источников водоснабжения и водозаборных сооружений, принципы проектирования водозаборов.

Подробно рассмотрены гидрологические характеристики поверхностных и подземных источников водоснабжения.

Рассмотренные вопросы могут использоваться при проектировании водопроводов и решении других задач.