Классификация систем водоснабжения

Системы водоснабжения подразделяются по назначению, по сфере обслуживания, виду используемых источников водоснабжения, способу использования воды и способу подачи воды.

По назначению системы подразделяют на хозяйственно-питьевые, производственные и противопожарные.

Хозяйственно-питьевые системы водоснабженияпредназначены для обеспечения потребителей водой питьевого качества, отвечающей требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». Потребителями вода расходуется на питьевые, хозяйственно-бытовые, санитарно- гигиенические нужды.

Производственные системы водоснабженияобеспечивают подачу воды на технологические нужды промышленного узла, предприятия, цеха, сельского хозяйства. Качество и количество воды в производственных водопроводах должны удовлетворять требованиям технологии производства. В производственных водопроводах вода может быть непитьевого качества или специально очищена (умягчена, обессолена, обезжелезена, обесцвечена); в таких случаях, как правило, предусматривается водоподготовка.

Противопожарные системы водоснабженияпредназначены для ликвидации пожаров. Качество воды не лимитируется, а количество ее должно быть предусмотрено в соответствии с требованиями: СП 8.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Источники наружного противопожарного водоснабжения. Требования пожарной безопасности, СП 10.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Внутренний противопожарный водопровод. Требования пожарной безопасности.

По сфере обслуживания: в зависимости от вида обслуживаемого объекта системы водоснабжения подразделяются на городские, промышленные, сельскохозяйственные, железнодорожные и др.

Если системы водоснабжения обеспечивают водой отдельные районы страны или группы различных населенных пунктов и других объектов, то они называются районными, или групповыми системами(рис. 3.3).Целесообразность создания групповых и районных систем водоснабжения возникает, обычно, в условиях маловодной местности при необходимости обеспечения водой ряда объектов, расположенных на территории некоторого района.

Рис. 3.3. Районная система водоснабжения

1– предприятие, поселок; 2– водовод; 3– резервуар чистой воды; 4– насосная станция

В зависимости от вида потребителей системы водоснабжения выполняют функции хозяйственно-питьевых, производственных, противопожарных, поливочных водопроводов. Степень объединения функций, выполняемых водопроводами, определяется исходя из технико-экономических соображений. Системы водоснабжения могут быть объединенными (едиными), неполно раздельными и раздельными.

Объединенные системы– это водопроводы, выполняющие одновременно хозяйственно-питьевые, производственные и противопожарные функции. Такие водопроводы устраивают в городах, поселках и на предприятиях, на технологические нужды которых требуется вода питьевого качества, а также на предприятиях, не требующих воды питьевого качества, если экономически нецелесообразно устраивать самостоятельный производственный водопровод.

Неполно раздельная системаводоснабжения – система, при которой противопожарный водопровод объединяют с хозяйственно-питьевым или производственным, а два последних – разделены. Такая система устраивается при потребности на предприятии в воде качества, отличного от питьевого, или, наоборот – при возможности использовать воду из источника без очистки или с минимальной ее обработкой вместо питьевой.

Возможность объединения противопожарного водопровода с хозяйственно-питьевым или производственным водопроводом зависит от особенностей технологических процессов предприятий и количества воды, требующегося на нужды пожаротушения. Как правило, противопожарный водопровод объединяют с хозяйственно-питьевым, имеющим большую разветвленность.

Раздельную системуводоснабжения, предусматривающую наличие самостоятельных хозяйственно-питьевого, противопожарного и производственного водопроводов, устраивают довольно редко. Это оправданно в том случае, когда по технологическим соображениям производственный и противопожарный водопроводы объединить нельзя, а объединение противопожарного и хозяйственно-питьевого – экономически нецелесообразно.

В зависимости от рельефа местности снабжаемой водой территории и требуемых свободных напоров системы водоснабжения подразделяются на однозонные и многозонные (двух, трех и т.д.). При однозонной системе все объекты, расположенные на снабжаемой водой территории, питаются от одной системы водоснабжения. При резко пересеченном рельефе местности для поддержания требуемого напора в высокорасположенных точках водопроводной сети должно поддерживаться давление, которое недопустимо для низко расположенных участков (свыше 60 м). В этих условиях водопроводную сеть разбивают на зоны, в каждой из которых поддерживается требуемый напор с помощью насосов, напорных резервуаров и регуляторов давления.

В зависимости от способов подачи воды системы водоснабжения подразделяются на напорные и безнапорные.

Напорные– это системы, трубопроводы которых работают полным сечением. Транспортирование воды по ним осуществляется как насосами, так и за счет разницы между отметкой уровня воды в источнике и пьезометрической отметкой в месте водоотбора. В последнем случае трубопроводы, по которым транспортируется вода, называются гравитационными напорными, или самотечно - напорными.

Безнапорные трубопроводы(гравитационные самотечные) работают неполным сечением. Возможность их применения зависит от разницы отметок начальной и конечной точек пути подачи воды, рельефа местности по пути подачи, расстояния подачи. Область применения этих систем более ограничена, чем напорных систем.

В зависимости от вида источника водоснабжения системы подразделяются на водопроводы, забирающие воду из поверхностных источников (рек, озер, водохранилищ и морей), а также на водопроводы, забирающие воду из подземных источников (артезианских и родниковых). Бывают смешанные системы, предусматривающие забор воды как из поверхностных, так и из подземных источников.

По способу (кратности) использования воды различают системы: системы прямоточного водоснабжения (с однократным использованием воды); системы оборотного водоснабжения; системы с повторным использованием воды (рис.3.4).

Рис. 3.4. Схемы производственного водоснабжения:

а – прямоточная; б – оборотная; 1 – водозаборное сооружение; 2 – станция очистки и перекачки воды; 3 – промышленное предприятие; 4 – охладитель; 5 – насосная станция горячей воды; 6 – насосная станция охлажденной воды

Нормы водопотребления

Рассмотренные схемы водоснабжения определяют лишь состав сооружений и взаимное их расположение.

Параметры элементов системы водоснабжения находятся в соответствии с количеством подаваемой воды и с намеченным для них режимом работы. Общее количество воды, которое должно быть подано потребителям, определяется в соответствии с действующими на рассматриваемый период нормами, основанными на анализе фактической работы существующих систем.

Общий расход воды на нужды населения пропорционален числу жителей в населенном пункте, для которого строится система водоснабжения, и расходу воды на хозяйственно-питьевые нужды, приходящемуся на одного жителя, т.е. норме водопотребления.

Норма водопотребленияглавным образом зависит от характера санитарно-технического оборудования зданий (степени благоустройства зданий), а также местных климатических условий. Она учитывает расход воды на хозяйственно-питьевые и бытовые нужды в жилых и общественных зданиях, за исключением расхода воды в домах отдыха, санаториях и детских оздоровительных лагерях.

В настоящее время удельное среднесуточное (за год) водопотребление на одного жителя определяется СП 31.13330.2012 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения».

Для районов застройки зданиями, в которых водопользование осуществляется из водоразборных колонок, среднесуточная (за год) норма водопотребления на одного жителя принимается 30–50 л/сут.

Выбор нормы водопотребления производится с учетом природно-климатических условий, мощности источника водоснабжения, этажности застройки, уклада жизни населения и других местных факторов.

Потребление воды на производственные нуждызависит от характера, объема и технологии производства. Расходы воды на нужды производства определяются на основании технологических расчетов и приближенно могут быть определены по укрупненным удельным нормам расходования воды на единицу продукции.

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.

Заканчивают расчет расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды населения определением расчетных часовых расходов воды в часы максимального и минимального водопотребления.

Расходы воды на нужды пожаротушенияопределяются в соответствии с СП8.13130.2009"Системы противопожарной защиты. Источники наружного противопожарного водоснабжения. Требования пожарной безопасности", и зависят: для жилой застройки от ее этажности и числа жителей в населенном пункте; для предприятий – от объема производственных зданий, степени их огнестойкости и категории производства по пожарной опасности (табл. 3.1).

Расчетная продолжительность тушения пожара принимается 3 ч. Расчетный расход на пожаротушение должен быть обеспечен при наибольшем расходе воды на другие нужды.

Расход воды на тушение пожара внутри зданий, оборудованных внутренними пожарными кранами, спринклерными и дренчерными установками, должен учитываться дополнительно к нормам расхода воды на наружное пожаротушение и определяется по СП 10.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Внутренний противопожарный водопровод» и СП 5.13130.2009 «Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические». Нормы расхода воды на внутреннее пожаротушение в производственных зданиях независимо от их объема и в общественных и жилых зданиях объемом более 25 тыс. м³ следует принимать из расчета двух пожарных струй производительностью не менее 2,5 л/с каждая; во вспомогательных зданиях, в общественных и жилых объемом менее 25 тыс. м³, а также в зданиях, оборудованных средствами автоматического пожаротушения из расчета одной пожарной струи производительностью не менее 2,5 л/с.

Расходы воды на тушение пожара при объединенном водоснабжении для спринклерных установок, внутренних пожарных кранов и наружных гидрантов следует принимать: не менее 15 л/с в течение первых 10 мин (до включения пожарных насосов), из них на питание спринклеров 10 л/с и на питание внутренних пожарных кранов 5 л/с; в течение последующего часа 30–50 л/с на питание спринклеров, 5 л/с на питание внутренних пожарных кранов и 20–100 л/с на наружное пожаротушение для производственных зданий без фонарей с производствами категорий А, Б и В. Для зданий других типов – на питание спринклеров, согласно гидравлическому расчету спринклерной системы, но не более 30 л/с; на питание гидрантов 20 л/с и на питание внутренних пожарных кранов 5 л/с.

Системой водоснабжения кроме обеспечения расчетных расходов воды на пожаротушение, должна быть предусмотрена возможность восстановления неприкосновенного противопожарного запаса в течение 24 ч в населенных местах и на предприятиях с производством категорий А, Б и В и в течение 36 ч – на предприятия с производством категорий Г и Д.

На основании данных о нормах водопотребления, сведений о расчетном числе жителей и потребности в воде промышленных предприятий, забирающих воду из городского водопровода, может быть определено полное среднее расчетное количество воды, которое должно быть подано в город в течение суток.

На хозяйственно-питьевые и бытовые нужды населения средний суточный расход воды , м3/сут необходимо определять по формуле

где – удельное водопотребление, принимаемое по СП 31.13330.2012 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения; N – расчетное число жителей в районах жилой застройки с различной степенью благоустройства.