№1.

Система водоснабжения – комплекс взаимосвязанных инженерных устройств и сооружений, обеспечивающих потребителей водой в требуемом количестве и заданного качества. Система водоснабжения включает в себя устройства и сооружения для забора воды из источника водоснабжения, ее транспортирования, обработки, хранения, регули­рования подачи и распределения между потребителями.

Схема водоснабжения – последовательное расположение этих сооружений от ис­точника до потребителя и их взаимное расположение относительно друг друга.

Классификации систем:

- по назначению: хоз-пит; противопожарные; производственные; сельскохоз.

- по характеру используемых природных источников: системы, получающие во­ду из поверхностных источников (реки, озера, водоохран., моря, океаны); системы, забирающие воду из подземных источников (артезианские, грунтовые);системы сме­шанного питания (использование различных видов водоисточников);

- по территориальному признаку (охвату): локальные (одного объекта) или мест­ные; групповые или районные, обслуживающие группу объектов; внеплощадочные; внутриплощадочные;

- по способам подачи воды: самотечные (гравитационные); напорные (с механи­ческой подачей воды с помощью насосов); комбинированные;

- по кратности использования потребляемой воды (для предприятий): прямоточ­ные (однократное использование); с использованием воды (двух-трехкратное); оборот­ные (многократное использование воды, осуществляемое по замкнутой, полузамкнутой схеме или со сбросом части воды – продувкой); комбинированные;

- по видам обслуживаемых объектов: городские; поселковые; промышленные; сельскохозяйственные; железнодорожные

- по способу доставки и распределения воды: централизованные; децентрализо­ванные; комбинированные.

№2.

Технико-экономическое обоснование (ТЭО) выбранного варианта системы и схемы водоснабжения следует производить по чистому дисконтному доходу и внутригодовой норме доходности или приведенным затратам с согласованными сроками окупа­емости на основании проектных решений. При этом пользуются укрупненными показа­телями стоимости строительства сетей и сооружений водопровода и рыночными цена­ми на годовые издержки. Сравнение вариантов следует производить по срокам и очередности строительства с определением капитальных вложений и годовых эксплуатационных расходов. Эти затраты следует определять на 1 м³ суточной производительности системы в целом и отдельно очистных сооружений (с учетом себестоимости подачи и очистки 1 м³ воды).

Выбор варианта производится на основании технико-экономических расчетов (ТЭР).

Для упрощения ТЭР рекомендуется как правило включать в сумму затрат только те элементы системы водоснабжения, которые различаются по вариантам (расчет на нетто). Выбор оптимального варианта схем водоснабжения следует осуществлять по методу приведенных затрат ПЗ по формуле :ПЗ = ЕнК + С, где К - капитальные вложения, тыс.руб;С - эксплуатационные расходы, тыс.руб/год;Ен - коэффициент эффективности капитальных вложений,равный 0,12. №3.

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

Зонирование применяется как в городских, так и в промышленных водопроводах. Зонирование снижает недопустимо высокие напоры, уменьшает затраты электроэнер­гии на подъем воды, сокращает утечки. Зонные схемы 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 2 основных типа зонных схем: параллельное и последовательное. Однозонная схема водоснабжения оказывается экономически эффект-ой в малых населенных пунктах (с водопотреблением до 10-12 тыс. м³/сут) при перепаде отметок в пределах территории города до 60-70 м; в больших городах–при перепаде от­меток до 40м.

В системах параллельного зонирования зоны включаются параллельно и вода поступает в каждую зону отдельно по своим водоводам.

В здании насосной станции для каждой зоны установлены отдельные группы насосов, отличающиеся по производительности и напору. Каждая зона рассчитывается как отдельный объект водоснабжения.

При последовательном зонирова­нии вода в полном объеме водопотребности объекта сначала пода­ется в нижнюю зону, часть ее (в необ­ходимом количестве) транзитом про­ходит через нижнюю зону и далее от­дельной группой насосов передается в верхнюю зону.Общая затрата энергии насосами на подачу воды в сеть может быть определена по формуле:

где Э_п – энергия, затрачиваемая но подъем воды отдельным потребителям и создание не­обходимых напоров; Э_т - энергия, затрачиваемая на преодоление гидравлических со­противлений; Э_у - затраты энергии на бесполезную работу при подъеме общего количе­ства воды под избыточным напором по сравнению с полезным.

№4.

Схема водопровода 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. 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;

•  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.

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.

№5.

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. Глубина заложения водопр. труб, считая до низа трубы, должна быть на 0,5 м > расчетной глубины проникания в грунт нулевой температуры.

h_зал= h_пром + 0,5, м

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. №6.

Схема питания водопроводной сети определяется количеством и местоположением насосных станций и напорно-регулирующих сооружений. Наиболее распространены системы водоснабжения, в которых сеть питается от одной насосной станции и имеется одно напорно-регулирующее сооружение. При односторонней схеме питания насосная станция подает воду в башню, откуда вода поступает в сеть. В часы, когда насосы подают больше общего водоотбора из сети, вода аккумулируется в башне. Если же отбор воды из сети превышает подачу насосами, то недостающее количество ее поступает из башни. При двусторонней схеме питания в часы максимального водоотбора вода в сеть поступает с двух сторон: от насосной станции и от башни. В часы, когда подача насосов превышает водоотбор, излишек воды проходит транзитом через сеть в башню. Для малых объектов водоснабжения в часы, когда насосная станция не работает, вода поступает в сеть только из башни. При комбинированном питании часть сети питается по схеме с контррезервуаром, а часть - по схеме с проходной башней. Выбор той или иной схемы питания водопроводной сети зависит от рельефа местности, типа водоисточника и места его расположения, величин отборов воды из водопроводной сети и величин требуемых свободных напоров в различных районах объекта водоснабжения. При горизонтальной поверхности возможна любая из трех основных схем питания сети. В этом случае выбор схемы определяет размер населенного пункта. В небольшом поселке для удобства эксплуатации лучше поставить башню рядом с насосной станцией и применить схему питания через башню. В крупном населенном пункте для уменьшения высоты башни может оказаться выгодной схема с контррезервуаром или комбинированная. При расположении населенного пункта на склоне горы и подаче воды сверху вниз наиболее рациональной является первая схема с питанием через напорный резервуар. Если населенный пункт размещен в долине, можно использовать схему питания через башню и схему с контррезервуаром. Выбор зависит от размера площади населенного пункта и распределения на ней водопотребителей. При размещении населенного пункта на возвышенности применяют комбинированную схему питания сети. При выборе местоположения водонапорной башни с целью уменьшения ее высоты, а, следовательно, и строительной стоимости, необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:

- башню следует располагать на наиболее высокой отметке местности, но в непосредственной близости к водопроводной сети;

- она должна быть расположена, по возможности, ближе к наиболее крупным водопотребителям, а также к районам сети, в которых требуются наибольшие свободные напоры;

- целесообразно располагать ее в центре территории, обслуживаемой в период максимального водопотребления из сети.

№7.

Трассировка водопроводной сети, т.е. геометрическое начертание ее в плане, выполняется в зависимости от планировки объекта водоснабжения и размещения на его территории отдельных водопотребителей, рельефа местности, наличия естественных и искусственных препятствий для прокладки труб (реки, каналы, балки, овраги, автомобильные или железные дороги и т.п.).

При трассировке сети необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:

- главные магистральные линии необходимо направлять по кратчайшему расстоянию к наиболее крупным водопотребителям, а также к водонапорной башне или от нее;

- с целью обеспечения надежности водоснабжения основных магистралей должно быть не менее двух, соединенных перемычками, позволяющими в случае аварии выключать на ремонт какой-либо участок;

- водопроводные линии должны быть расположены равномерно по всей территории объекта водоснабжения;

- для обеспечения достаточных напоров в распределительной сети магистральные линии следует прокладывать, по возможности, на наиболее возвышенных отметках местности;

- водопроводные линии следует располагать по проездам или обочинам дорог, параллельно линиям застройки и, по возможности, вне асфальтовых или бетонных покрытий, чтобы они были доступны для эксплуатации и проведения ремонтных работ;

- трассы трубопроводов, как правило, следует проектировать подземными вблизи автодорог и проездов (при теплотехническом и технико-экономическом обосновании допускается наземная и надземная прокладка в туннелях, обычно параллельно с другими коммуникациями);

- автомобильные или железные дороги трубопроводы должны пересекать под прямым углом;

- на территории объекта водоснабжения следует учитывать наличие подземных коммуникаций, отдельные элементы которых должны быть расположены от наружной поверхности водопроводных труб, укладываемых в траншеях, на определенных расстояниях. При параллельной прокладке водопроводных и канализационных линий водопроводные трубы (на участках параллельной прокладки) должны быть металлическими. Как правило, водопроводные трубы следует укладывать (в местах пересечения) выше канализационных, а расстояние между стенками труб по вертикали должно составлять не менее 0,4 м. Водопроводные трубы, прокладываемые ниже канализационных коллекторов, должны быть стальными и заключены в стальной футляр.

№8.

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 и приусадебных территорий, на собственные нужды водопроводной системы (например, промывка очистных сооружений, охлаждение двигателей насосов) и прочие.

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 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий».

При этом для населенных пунктов нужды местной промышленности, обслуживающей население, а также нужды неучтенных потребителей допускается учитывать дополнительно в размере 5-10% суммарного расхода хозяйственно-питьевого водопотребления населения.

Большие значения расходов следует принимать для южных районов, а меньшие - для северных.

При этом следует учитывать, что в последнее время наметились тенденции снижения нормы водопотребления за счет экономии воды, повышения качества водоразборных и санитарно-технических приборов и действия экономических рычагов оплаты за воду.

№9.

Нормы потребления для определения расчетных расходов в отдельных жилых и общественных зданиях при необходимости учета сосредоточенных расходов следует принимать в соответствии с требованиями СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий».

Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления в отдельных зданиях

Водопотребители	Нормы расхода воды в сутки макс-ого водопотребления, л/сут
Жилые дома квартирного типа:
- с водопроводом и канализацией без ванн	120
- с газоснабжением	150
- с централизованным горячим водоснабжением, оборудованные умывальниками, мойками и душами	230
- с сидячими ваннами, оборудованными душами	275
- с ваннами длиной 1500-1700 мм, оборудованными душами	300

Существуют также нормы расхода воды для общественных зданий. Например, для общежитий с душевыми норма максимального водопотребления на одного жителя составляет 75-100 л/сутки, а для учебных заведений – 15-20 л/сутки на 1 студента или преподавателя.

№10.

Нормы расхода воды на сельскохозяйственные технологические нужды (для удаления навоза, обмыва емкостей для молока, охлаждения молока и т.п., в ремонтных мастерских сельскохозяйственной техники и т.д.) принимаются в соответствии с технологической частью проектов (Принимаются в соответствии с указаниями СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий». )

Расход воды на промышленные нужды определяют двумя методами:

1)в расчете на агрегат;

2)в расчете на единицу продукции.

Первый метод применяется при разработке технических проектов, второй - при составлении технико-экономических обоснований, перспективных и прогнозных разработок по водоснабжению промышленных районов.

Расход воды на агрегат в значительной мере зависит от его конструктивных особенностей. Так, расход воды на мартеновскую печь зависит от того, осуществляется мокрая или сухая очистка уходящих газов. В конвертере расход охлаждающей воды зависит от способа отвода газа – с дожиганием или без дожигания.

Таким образом, производительность металлургического агрегата не всегда может быть единственным критерием, определяющим его водопотребление.

Прежде всего должно быть установлено по каждому предприятию: количество рабочих, занятых на производстве в максимальную смену, отдельно в «горячих» цехах, и определено в зависимости от группы производственного процесса число душевых сеток, которыми пользуются рабочие в наиболее многочисленную смену. Кроме этого, следует установить число рабочих, пользующихся душем в каждую смену. Только после этого можно приступать к расчету расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды по отдельным предприятиям.

Часовой расход воды на одну душевую сетку на промышленных предприятиях следует принимать равным 500 л, а продолжительность пользования душем — 45 мин (после окончания смены).

11. Объясните, как определяют расчетные расходы воды и строят графики водопотребления.

Водопотребители расходуют воду в течение суток неравномерно со значительными колебаниями в различные часы. Чтобы обеспечить требуемую пропускную способность распределительной сети труб и других сооружений системы водоснабжения необходимо знать максимальный требуемый расход. Для его определения необходимо просуммировать часовые расходы воды каждым потребителем и составить график водопотребления в течение суток.

Характерными расчетными расходами принимаются суточные, часовые.

Расчетный (средний за год) суточный расход воды, м³/сут, на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте определяется по формуле:

где q_жi - среднесуточная норма водопотребления на 1 жителя, дм³/сут·чел; N_i - количество жителей, чел.

Расчетные расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды в сутки максимального и минимального водопотребления определяют по формулам:

Q_{сут.макс.} = K_{сут.макс.} · Q_сут.ср, Q_{сут.мин} = K_{сут.мин} · Q_сут.ср,

где K_{cут.макс.} и K_{cут.мин.} - максимальный и минимальный коэффициенты суточной неравномерности водопотребления, учитывающие уклад жизни населения, режим работы промышленных предприятий, степень благоустройства зданий и изменение водопотребления по сезонам года и дням (принимаются К_{сут.макс}= 1,1 - 1,3; К_{сут.мин.}= 0,7 - 0,9).

Расчетные часовые расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды населения.

Часовые расходы воды в сутки максимального и минимального водопотребления определяются по формулам:

; ;

Для населенных пунктов часовые расходы воды определяют с учетом коэффициентов часовой неравномерности водопотребления - максимального К_ч.макс и минимального K_ч.мин, которые вычисляются по формулам:

K_ч.макс = α_макс · β_макс K_ч.мин = α_мин · β_мин

где α - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия (α_макс=1,2-1,4; α_мин = 0,4-0,6); β - коэффициент, учитывающий количество жителей в населенном пункте.

В се расчеты по определению почасовых расходов воды сводятся в таблицу определенной формы, по которой затем вычерчивается график почасового водопотребления в натуральных показателях, м³, или в процентах от суточного водопотребления (по часам с начала суток). Рис. 1. Графики водопотребления: (думаю его можно не чертить)

а - дифференциальный; б - интегральный: 1 - кривая водопотребления; 2 - график работы насосов I - подъема; 3 - график работы насосов II -подъема.

При двух- или трехзонных схемах водоснабжения графики почасового водопотребления необходимо составлять отдельно для каждой зоны.

13. Назначение и категории надёжности водозаборов. Выбор места расположения и типа водозабора.

Водозаборы предназначены для забора расчётного расхода воды из открытого водоисточника, для защиты системы водоснабжения от попадания в неё с водой сора, наносов, льда, водорослей, рыб.

Водозаборы рассчитывают на эксплуатацию в обычных условиях и редко повторяющихся чрезвычайных ситуациях.

Категории надёжности подачи воды потребителю.

Характеристика необходимого режима подачи воды	Категория водозабора	Обеспеченность, в %
		минимальных расходов воды	расчётных уровней воды в источниках
			max-ого	min-ого
Допускается снижение подачи воды на 30% расчётного расхода в течение 3-х суток, перерыв в подаче воды допускается не более чем на 10 мин.	|	95	1	97
Допускается снижение подачи воды на 30% в течение 10 суток, перерыв в подаче воды допускается не более чем на 6 часов.	||	90	3	95
Длительность снижения подачи воды не должна превышать 15 суток, перерыв в подаче воды допускается не более чем на 24 часа.	|||	85	3	90

При проектировании водозаборных сооружений устанавливают категорию водозабора по степени обеспеченности воды и выбирают основные и второстепенные сооружения.

К основным относят сооружения, при повреждении которых водозабор не обеспечит подачу расчётного расхода воды потребителям.

Класс основных сооружений водозабора устанавливается в соответствии с его категорией.

Класс второстепенных сооружений, повреждения которых не приведут к снижению подачи воды потребителям, принимается на категорию меньше….

При выборе места водозабора учитывают следующие условия:

• место водозабора должно выбираться на устойчивом участке реки (обладающее достаточным расходом и глубиной, расположенное как можно ближе к объекту водоснабжения);

• место водозабора должно быть спокойной, благоприятной топографической формы, берега русла без крутых косогоров;

• выбираемый участок русла не должен располагаться на перекате, иметь резких местных сужений, перепадов, не допускается размещать водоприёмники в пределах зон движения судов, плотов, в зоне отложения и движения донных наносов, в местах зимовья и нереста рыб.