Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений. Том 3

ПРЕДИСЛОВИЕ

За последние 15-20 лет в стране обострились проблемы обеспечения населения, индустриальных предприятий, сельского хозяйства, индивидуальных и локальных потребителей водой необходимого качества.

Распад союзного государства, продолжительный спад экономики, переход на рыночные отношения и изменение форм собственности, снижение на отдельных этапах перестройки страны роли и функций органов санэпиднадзора, комитетов охраны и использования водных ресурсов - все это негативно сказалось и на работе водопроводно-канализационных комплексов, отвечающих за добычу, производство и распределение среди потребителей воды требуемого качества и под нужным напором.

Несмотря на общий спад производства в 1985-1999 г.г. и незначительный его рост в последние годы, наблюдаются прогрессирующие загрязнения источников водоснабжения. Расширение номенклатуры и диапазона концентраций загрязняющих веществ антропогенного (в первую очередь, техногенного) происхождения, попадающих в водотоки и водоемы, привело к тому, что построенные по проектам 50-60-х годов системы водоснабжения населенных мест и промпредприятий оказались не в состоянии во многих случаях решать возложенные на них задачи. Это положение усугубляется и известными трудностями в подготовке инженерных кадров должной квалификации для предприятий водопроводно-канализационного хозяйства, снижением роли и функций ведомственных и межведомственных приемочных комиссий по приему в производство вновь создаваемых и реконструируемых отдельных сооружений, технологий и систем водоснабжения в целом.

Одной из серьезных причин, препятствующих устранению отмеченных негативных явлений, является сокращение в последние два десятилетия подготовки изданий нормативно-справочной и учебной литературы по проектированию систем водоснабжения и их элементов. Последнее пособие из такого рода - "Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и промпредприятий" под редакцией инж. Назарова И.А., был издан в 1977 г. (М: Стройиздат).

Между тем, завершение работ по подготовке новой редакции СНиПа "Водоснабжение населенных мест и промпредприятий", г.Москва, 2001, ввод с 1996 г. СанПиНа 2.4.1.559-96 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества", создание новых и усовершенствование существующих технологий, сооружений и устройств, аппаратурного оформления систем водоснабжения требует обновления (в отдельных случаях внесения серьезных изменений и дополнений) методик проектирования (расчет, конструирование, технико-экономическое и экологическое обоснование и др.) таких систем.

Подготовленное по инициативе авторов настоящее учебно-справочное пособие ставит своей целью восполнить сложившийся к настоящему времени дефицит технической литературы в данной отрасли с учетом выхода в свет в 2001 году новых изданий законодательных и нормативно-технических документов, касающихся проектирования, строительства и эксплуатации систем водоснабжения. Оно состоит из трех томов: том 1 - "Системы водоснабжения. Водозаборные сооружения"; том 2 - "Очистка и кондиционирование природных вод"; том 3 - "Системы распределения и подачи воды".

Книга написана ведущими специалистами в области водоснабжения, работающими в ГНЦ НИИ ВОДГЕО, Вологодском ГТУ, Московском ГСУ, Самарской ГСА под

9

научно-методическим руководством и общей редакцией д.т.н., проф., академика АЖКХ Журбы М.Г.

По структуре и методическому подходу к изложению материала предлагаемое проектировщикам, строителям и эксплуатационному персоналу водопроводов, экологам и сотрудникам Центров санэпиднадзора, а также исследователям и студентам вузов по специальностям "Водоснабжение и водоотведение" и "Охрана водных ресурсов" пособие отличается от раннее изданных тем, что в нем приводятся более детализированные методики расчетов, взаимоувязанные со вспомогательным справочным материалом для решения комплекса основных задач по водоснабжению (в том числе, связанных с усилением антропогенного воздействия на водоисточники). Подробно излагаются методы определения расчетных расходов воды, основы выбора и проектирования систем и схем водоснабжения, водозаборов из подземных и поверхностных источников, сооружений для очистки и кондиционирования поверхностных и подземных вод, систем подачи и распределения воды в населенных пунктах, напорно-регулирующих сооружений (в том числе с применением ЭВМ и оптимизационным подходом к работе составляющих водопроводных комплексов), насосных станций, оценка надежности систем и эколого-экономические основы проектирования. Даны примеры расчетов систем сооружений и установок.

По каждому сооружению или комплексу таковых приводятся последовательно: область применения, назначение, принцип действия и физико-химические основы работы сооружений и технологий, реализуемых с их помощью; а затем - в общепринятой последовательности, приводятся расчетные зависимости для определения технологических и конструктивных параметров сооружений, установок и элементов технологического и механического оборудования. Практическая реализация представленных в книге методов расчетов и конструирования подкреплена обширными справочными и графическими материалами, позволяющими избежать во многих случаях необходимости обращения дополнительно к другим техническим справочным изданиям.

С учетом ограниченного объема издания авторы стремились по возможности осветить в нем и последние достижения науки в области усовершенствования методов расчета и разработки новых технологий и конструкций систем водоснабжения, описать новые приемы проектирования.

Пособие рекомендовано к изданию Учебно-методическим объединением строительных вузов России по специальности "Водоснабжение и водоотведение" и Межведомственным Советом РАН и Госстроя России "Химическая технология очистки природных и сточных вод" (председатель - академик РАН Яковлев С.В.).

Авторы выражают признательность техническому отделу ГПИ Союзводоканалпроект (директор Жиров Е.Н., гл. специалист Мирончик Г.М.) и коллективу кафедры водоснабжения Московского государственного строительного университета (зав.кафедрой, проф. Сомов М.А., доц. Исаев В.Н.) за труд по рецензировании пособия.

Замечания и пожелания специалистов по содержанию пособия просьба направлять по адресу:

НИИ ВОДГЕО, г. Москва, Г-48, ГСП-2, Комсомольский пр., д.42, стр. 2., 119992.

10

14. РАСЧЕТ СИСТЕМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И ПОДАЧИ ВОДЫ

14.1. Выбор схемы питания и трассировка водопроводной сети

Рис. 14.1. Схемы начертания распределительной сети: а - тупиковая; б - кольцевая; в - комбинированная: 1 - насосная станция; 2 - водонапорная башня; 3 - сеть.

Схема водопровода (рис. 14.1) зависит от планировки объекта водоснабжения. По начертанию в плане водопроводные сети бывают разветвленные (или тупиковые), кольцевые и комбинированные (или смешанные).

Разветвленная сеть обычно дешевле, чем кольцевая, но она менее надежна в отношении снабжения водой потребителей. В таких сетях чаще замерзает вода, сильнее проявляется разрушающее действие гидравлических ударов, наблюдается ухудшение качества воды в конечных участках. Кольцевые сети обеспечивают бесперебойную подачу воды потребителям, меньше подвержены авариям, так как в них не возникает сильных гидравлических ударов. Вода в сети не замерзает, так как даже при небольшом водоразборе она циркулирует по всем линиям, неся с собой тепло. Кольцевые сети обычно длиннее тупиковых, но устроены из труб меньшего диаметра (на начальных участках). Кольцевые сети полностью отвечают требованиям противопожарного водоснабжения.

В городских и производственных водопроводах сети, как правило, проектируют кольцевыми.

Разветвленные сети допускается проектировать в небольших поселках при диаметре труб не более 100 мм, если в случае аварии можно допустить перерыв в водоснабжении, и при устройстве специальных противопожарных и аварийных (запасных) емкостей. Длина тупиков в водопроводных сетях не должна превышать 200 м /1/. Если это условие не соблюдается, то в конце тупика необходимо устанавливать регулирующую (напор и расход) емкость.

Тупиковая схема удобна для водоснабжения небольших объектов (поселков), растянутых в плане в одном направлении. Кольцевая сеть обеспечивает большую надежность и бесперебойность подведения воды к потребителям. Очень часто кольцевая сеть охватывает районы наибольшего водопотребления, а к отдаленным водопотребителям прокладывают от кольца тупики, которые при расширении населенного пункта в дальнейшем могут быть закольцованы прокладкой дополнительных водопроводных линий. Разработка схемы водопроводной сети и сооружений производится в следующей последовательности:

• - на плане населенного пункта наносится разводящая водопроводная сеть;
• - производится выбор схемы питания сети с учетом рельефа и местных условий, а также типа источника водоснабжения и его месторасположения;

12

• - на плане населенного пункта намечается месторасположение всех основных элементов системы водоснабжения: водозаборных и водоочистных сооружений, насосных станций, водоводов, напорно-регулирующих и других сооружений.

Водопроводная сеть обычно проектируется кольцевой и состоит из магистральных и распределительных линий. Магистральные линии для обеспечения достаточных напоров должны прокладываться по наиболее возвышенным отметкам местности (как правило, по обочинам дорог параллельно линиям застройки), пересекать различные преграды под прямым углом.

С целью обеспечения надежности системы водоснабжения основных магистралей должно быть не менее двух (расположенных на расстоянии 400-600 м друг от друга); они должны соединяться перемычками, расположенными по длине магистрали на расстоянии 500-800 м друг от друга. Перемычки служат для выравнивания загрузки основных магистралей и переброски воды из одной магистрали в другую в случае аварии на одном из ее участков. При нормальной работе они нагружены слабо.

На сети хозяйственно-противопожарного водопровода устанавливаются пожарные гидранты не реже чем через 150 м по длине участков сети, задвижки для отключения отдельных участков (причем на любом отключаемом участке должно быть не более 5 пожарных гидрантов), воздушные вантузы, водовыпуски и т.п.

Глубина заложения водопроводных труб зависит от глубины промерзания почвы, температуры воды и режима ее подачи. Она должна обеспечивать незамерзание воды в трубах при самых больших морозах, не допускать нагрева ее в летнее время и предохранять трубы от динамических нагрузок.

Глубина промерзания почвы в одной и той же местности в разных пунктах различна, так как она зависит от характера грунтов, растительного покрова, наличия грунтовых вод, условий нагревания поверхности земли солнцем, наличия и толщины снежного покрова и т.п. Учет всех факторов при определении глубины заложения труб возможен только при проведении соответствующих теплотехнических расчетов, он позволяет избежать излишнего заглубления и гарантирует надежность работы водопроводной сети. Если же теплотехнические расчеты не проводятся, то согласно /1/ глубина заложения водопроводных труб, считая до низа трубы, должна быть на 0,5 м больше расчетной глубины проникания в грунт нулевой температуры.

Рис. 14.2. Определение глубины заложения водопровода

В местах, где возможен проезд транспорта, минимальная глубина заложения водопроводных труб назначается исходя из требований защиты их от динамических нагрузок от транспортных средств. В большинстве случаев она составляет 1 м. По соображениям защиты труб от нагревания глубина заложения линий хозяйственно-питьевых водопроводов должна быть не меньше 0,5 м до их верха. Глубина заложения труб для данной местности примерно одинакова и линии водопровода обычно следуют рельефу местности.

Системы подачи и распределения воды должны отвечать следующим основным требованиям:

• - обеспечивать потребителей расчетным количеством воды;
• - создавать в распределительных сетях требуемые напоры;
• - сохранять качество воды в процессе ее транспортирования;
• - обеспечивать надежность и бесперебойность водоснабжения.

При этом сеть должна быть наиболее экономична, т.е. иметь наименьшую величину

12

приведенных затрат на строительство и эксплуатацию как самой сети, так и технологически связанных с ней в работе других сооружений системы водоснабжения: водоводов, насосных станций, запасных и регулирующих емкостей.

13