Наружные водопроводные сети и сооружения

Для подачи воды от источников к территории, на которой расположены объекты, получающие воду, служат системы подачи и распределения воды (СПРВ). В СПРВ входят насосные станции II подъема, водоводы, водопроводные сети, повысительные насосные станции и резервуары для хранения воды. Водоводы служат для транспортирования воды от резервуаров чистой воды (РЧВ) до водопроводной сети населенного пункта или предприятия. Водоводы устраивают из одного, двух и более трубопроводов, чаще параллельно друг другу. Для доставки воды непосредственно к местам ее потребления используется водопроводная сеть. При трассировании линий водопроводной сети необходимоучитывать планировку объекта водоснабжения, размещение отдельных потребителей воды, рельеф местности и т. д.

Водопроводная сеть является одним из самых дорогостоящих элементов системы водоснабжения и неразрывно связана с водоводами, насосными станциями, подающими воду в сеть, а также с регулирующими емкостями.

Водопроводная сеть должна удовлетворять следующим основным требованиям:

а) обеспечивать подачу заданных количеств воды к местам ее потребления с требуемым давлением;

б) обладать заданной степенью надежности и бесперебойности снабжения водой потребителей.

Сеть должна быть запроектирована экономично, т. е. обеспечивать наименьшую величину приведенных затрат на строительство и эксплуатацию как самой сети, так и неразрывно связанных с ней в работе других сооружений системы.

Выполнение этих требований достигается правильным выбором схемы сети, а также рациональным определением диаметров труб.

Первая задача при проектировании сети – трассировка сети.

Расположение участков водопроводной сети зависит:

- от характера планировки снабжаемого водой объекта, размещения отдельных потребителей воды, размещения регулирующих емкостей, расположения проездов, формы и размеров жилых кварталов, цехов, зеленых насаждений и т. д.;

- от наличия естественных и искусственных препятствий (рек, каналов, оврагов, железнодорожных путей и т. п.);

- от рельефа местности.

В практике водоснабжения используют три типа сетей: разветвленные, или тупиковые (рис. 5.1а), кольцевые (рис. 5.1б) и комбинированные (рис. 5.1в),. Последние представляют собой систему замкнутых колец.

Рис. 5.1. Схемы водопроводных сетей

а –разветвленной; б – кольцевой; в – комбинированной (смешанной); 1 – насосная станция: 2– водонапорная башня; 3– водопроводнаясеть

Подача воды в заданных количествах в любую точку территории объекта водоснабжения может быть осуществлена как по разветвленной, так и по кольцевой сети. Однако в отношении надежности и обеспечения бесперебойной подачи воды потребителям эти типы сетей далеко не равноценны. Авария и выключение на ремонт любого участка разветвленной сети ведут к прекращению подачи воды всем потребителям, расположенным ниже места аварии по направлению движения воды. В кольцевой сети при аварии (и выключении) любого ее участка вода может быть подана в обход по параллельно расположенным линиям. При этом нарушается снабжение водой только тех потребителей, которые присоединены к выключенному участку.

В то же время общая протяженность кольцевой сети всегда больше, чем разветвленной (для того же объекта), и поэтому строительная стоимость кольцевой сети выше.

Для большинства объектов водоснабжения – как городов, так и промышленных предприятий – в соответствии с их требованиями к надежности систем подачи воды устраивают кольцевые и комбинированные сети.

Разветвленные сети могут применяться в отдельных случаях в небольших поселковых водопроводах и водопроводах сельских местностей (использующих пожарные водоемы на территории поселка) и для снабжения водой тех производственных потребителей, которые допускают перерывы в снабжении водой. Разветвленные сети часто используют в крупных районных водопроводах, снабжающих ряд объектов, отстоящих друг от друга на значительные расстояния. В таких системах надежность водоснабжения обеспечивается устройством местных РЧВ.

Более экономично требуемая надежность таких систем может быть обеспечена не устройством кольцевой сети, а созданием достаточных резервных емкостейу отдельных потребителей.

Из общей массы линий, составляющих водопроводную сеть, обычно выделяется система так называемых магистральных линий, основной задачей которых является транспортирование воды транзитом в более удаленные районы снабжаемой территории. Магистрали выбираются из числа линий (трубопроводов), идущих в направлении движения основных масс воды.

При трассировке магистралей стремятся к тому, чтобы подача воды в отдельные районы города и к отдельным крупным потребителям происходила кратчайшим путем. Система основных транзитных магистралей соединяется рядом поперечных соединительных линий (перемычек) также магистрального значения, служащих для выравнивания загрузки основных продольных магистралей и обеспечения надежности работы системы. В случае аварии на одной из магистральных линий кольцевой сети вода по соединительным ветвям поступает в другую параллельную магистраль. Остальные линии, присоединенные к магистральной сети и получающие воду из нее, составляют так называемую распределительную сеть. Основная задача этой сети – непосредственная подача воды к отдельным домовым ответвлениям, а также подвод воды к пожарным гидрантам во время пожара.

Магистральные трубопроводы наряду с транспортированием воды в удаленные районы обеспечивают водой также и непосредственно примыкающие к ним кварталы. Расчет кольцевой водопроводной сети сводится к назначению диаметров трубопроводов, определению расходов и потерь напора по отдельным участкам сети, напоров в каждом из узлов, в том числе и у потребителей. В начале расчета на схеме сети намечают предварительное распределение расходов. По намеченным расходам определяют диаметры труб участков сети, соблюдая значения «экономичных скоростей». Методы расчета кольцевых водопроводных сетей сводятся к тем или иным способам приближенного решения системы нелинейных уравнений. Кольцевые водопроводные сети рассчитывают на несколько режимов: на максимальный водоразбор, на пропуск пожарных расходов, а сети с контррезервуаром (с водонапорной башней, расположенной в конце сети) рассчитывают и на пропуск максимального транзитного расхода в башню.

По данным расчетов водопроводной сети определяют напор, который должны развивать насосы, и высоту водонапорной башни (рис.5.2).

Рис. 5.2. Схемы определения высоты водонапорной башни и напора насосов

а — водонапорная башня в начале сети; б — водонапорная башня в конце сети (контррезервуар)