Проектирование водопроводных сетей

Выбор оптимального варианта схем водоснабжения следует осуществлять по методу приведенных затрат ПЗ по формуле :

где К - капитальные вложения, тыс.руб; С - эксплуатационные расходы, тыс.руб/год;

Ен - коэффициент эффективности капитальных вложений, равный 0,12.

При выборе варианта поливки зеленых насаждений, улиц и площадей, а также приусадебных участков следует руководствоваться указаниями СНиП [1].

В целях экономии питьевой воды следует учитывать возможность использования для поливки приусадебных участков 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 3 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 запас воды;

2очередь (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;

3 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.

11

а)

1

в)

6 7

4

2 3

1

Рис. 4. Пример очередности строительства систем водоснабжения для малых населенных пунктов

1- скважина; 2 - водоводы; 3 - водонапорная башня; 4 - распределительная сеть; 5 - пожарный водоем; 6 - резервуар чистой воды; 7 - насосная станция.

12

Для предварительной оценки вариантов наиболее часто встречающихся схем водоснабжения небольших объектов рекомендуется пользоваться данными о составе сооружений (табл.2)

[4].В табл.2 рассмотрены следующие схемы:

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

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

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

Для 2-4 схем принята система пожаротушения низкого давления.

Таблица 2

Состав сооружений для различных схем системы водоснабжения

Примечания: 1. Необходимость применения данного сооружения обозначается знаком (+).

2.Очистные сооружения для обработки подземных вод включены условно; применяются лишь при некондиционном качестве воды.

3.Схемы 1 и 2 при поверхностных водоисточниках могут применяться при очистных сооружениях напорного типа.

13

1.3. Проектирование и расчет зонных систем водоснабжения

Разделение единой системы водоснабжения на отдельные системы для каждой группы потребителей, предъявляющих разнородные требования к подаваемой воде (напор, степень водоподготовки и т.п.), принято называть зонированием системы водоснабжения, а сами системы - зонными.

Зонирование применяется и в городских, и в промышленных водопроводах. Зонирование водопроводной сети снижает недопустимо высокие напоры, уменьшает затраты электроэнергии на подъем воды, сокращает утечки. Зонные водопроводы устраивают при значительной разности отметок (вертикальные схемы) и большой протяженности охватываемой водопроводом территории (горизонтальные или вертикальные схемы), а также при большой разности свободных напоров, требуемых отдельными потребителями. Различают два основных типа зонных систем: параллельное и последовательное.

1.3.1. Параллельное зонирование

В системах параллельного зонирования, схемы которых представлены на рис.5, зоны включаются параллельно и вода поступает в каждую зону отдельно по своим водоводам.

Рис. 5. Схема параллельного зонирования

1 - насосная станция; 2 - водонапорная башня зоны I; 3 - водонапорная башня зоны II; 4 - водоводы.

В здании насосной станции для каждой зоны установлены отдельные группы насосов, отличающиеся по производительно-

14

сти и напору. Каждая зона рассчитывается как отдельный объект водоснабжения.

1.3.2. Последовательное зонирование

При последовательном зонировании вода в полном объеме водопотребности объекта сначала подается в нижнюю зону, часть ее (в объеме водопотребности верхней зоны) транзитом проходит через нижнюю зону и далее отдельной группой насосов передается в верхнюю зону.

Рис. 6. Схема последовательного зонирования

а - вертикальная; б - горизонтальная

1 - насосная станция зоны I; 2 - резервуары; 3 - насосная станция зоны II; 4 - водонапорная башня зоны II; 5 - водоводы.

1.3.3. Техническая необходимость зонирования

Деление на зоны при значительной разности отметок или большой протяженности обслуживающей территории вызывается чаще всего технической необходимостью: в наиболее высоко расположенной (диктующей) точке сети должен быть обеспечен необходимый свободный напор, а в нижней точке напор не должен превышать 60 м (согласно СНиП [1]).

1.3.4. Экономическая целесообразность зонирования

Зонирование может быть осуществлено и в целях повышения экономичности системы за счет снижения затрат электро-

15

энергии насосами на подъем воды. Общая затрата энергии насосами на подачу воды в сеть может быть определена по формуле

[10]:

где Эг - энергия, затрачиваемая но подъем воды отдельным потребителям и создание необходимых напоров;

Эт - энергия, затрачиваемая на преодоление гидравлических сопротивлений;

Эу - затраты энергии на бесполезную работу при подъеме общего количества воды под избыточным напором по сравнению с полезным.

Снижение энергозатрат может быть достигнуто только за счет снижения Эу, так как две первые составляющие являются заданными и не могут быть изменены. Снижение Эу обеспечивают зонированием водопроводной сети, т.е. путем выделения в самостоятельные зоны снабжения отдельных групп потребителей, расположенных в начале сети, на низких отметках или высоко расположенных. При этом следует учитывать, что зонирование сети связано с увеличением строительных затрат, поэтому оно будет целесообразно только в том случае, если величина эксплуатационных затрат будет невелика.

2

Рис. 7. Пьезометрический профиль зонного водопровода

1 - РЧВ; 2 - НС-II; 3 - распределительная сеть нижней зоны I; 4 - распределительная сеть верхней зоны II; 5 -резервуар ; 6 - НС-III; 7 - пьезометрическая линия требуемых свободных напоров; 8 - пьезометрический напор в нижней зоне; 9 - то же при отсутствии зонирования; 10 - водонапорная башня.

16

При зонировании систем водоснабжения всегда снижается суммарная мощность насосных станций, снижается расход энергии на подъем воды, т.е. уменьшаются эксплуатационные расходы. В ряде случаев зонирование оказывается целесообразным исключительно по экономическим соображениям даже тогда, когда оно не вызвано необходимостью избежать недопустимые давления в сети. Таким образом, использование зонирования для повышения экономичности системы имеет смысл только в том случае, когда вызываемое зонированием повышение строительной стоимости системы, стоимости содержания эксплуатационного персонала не перекрывает соответствующей экономии, достигаемой благодаря снижению энергозатрат.

1.3.5. Выбор системы зонирования

Основными факторами, влияющими на выбор системы зонирования, являются:

-форма территории города;

-расположение водопотребителей, предъявляющих сходные требования к воде;

-величина и характер изменения геодезических отметок местности в пределах снабжаемой водой территории;

-расстояние от водоисточника до объекта водоснабже-

ния.

Если вопрос о целесообразности зонирования объекта решен положительно, то необходимо правильно и экономически обоснованно произвести выбор системы зонирования (последовательного или параллельного) и определить число зон. Экономически наивыгоднейшее число зон соответствует минимальным приведенным затратам на строительство и эксплуатацию системы. Оно определяется технико-экономическими расчетами при сравнении вариантов разделения систем на отдельные зоны, с учетом соблюдения допустимых давлений в сети.

Гидравлический расчет зонных систем производится так же, как и обычных водопроводов, но с учетом их взаимосвязи и особенно влияния верхних зон на нижние зоны.

17

2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ

2.1. Основные виды потребления воды

Проектирование системы водоснабжения объекта начинается с определения требуемого количества воды для различных водопотребителей. Все виды потребления воды сводятся к нескольким основным категориям. К первой категории относится хозяйственно-питьевое потребление воды. Оно связано с жизнедеятельностью людей в период их нахождения в домашних условиях, а также в общественных зданиях. Ко второй категории относится потребление воды в коммунально-бытовом секторе. К коммунально-бытовому сектору относятся все потребители (объекты), которые не входят в жилищно-коммунальный сектор и не являются промышленными предприятиями: прачечные, химчистки, магазины, пункты общественного питания, а также хозяйства, использующие воду для полива территории и зеленых насаждений. К третьей категории относится потребление воды в технологических процессах производств. Четвертая категория предусматривает использование воды на пожаротушение.

Кроме того, имеет место расходование воды на полив зеленых насаждений, на собственные нужды водопроводной системы (например, промывка очистных сооружений) и прочие неучтенные расходы.

2.2. Нормы водопотребления

2.2.1. Нормы хозяйственно-питьевого водопотребле-

ния

Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления учитывают расходы на все хозяйственно-питьевые нужды людей как в жилых домах, так и в общественных зданиях (столовых, банях, прачечных, кинотеатрах и т.д.). Принимаются в соответствии с указаниями СНиП [1] или по табл.3. При этом для населенных пунктов нужды местной промышленности, обслуживающей население, а также нужды неучтенных потребителей допускается

18

учитывать дополнительно в размере 5-10% суммарного расхода хозяйственно-питьевого водопотребления населения.

Таблица 3

Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления

Большие значения расходов (в пределах указанных в табл.3 норм) следует принимать для южных районов, а меньшие - для северных [11].

2.2.2. Нормы водопотребления для общественных зданий

Нормы потребления для определения расчетных расходов в отдельных общественных зданиях при необходимости учета сосредоточенных расходов следует принимать в соответствии с требованиями СНИП [5] или по табл.4. Ориентировочно количество водопотребителей в основных зданиях специального назначения (при отсутствии этих данных) можно принять по [12] или приложению I.

19

Таблица 4

Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления в отдельных зданиях

20