Особенности систем водоснабжения малых посёлков и городов

АННОТАЦИЯ

Особенности систем водоснабжения малых посёлков заключаются в резко выраженной неравномерности водопотребления, которая выражается коэффициентами часовой и суточной неравномерности. Рассматриваются возможные варианты схем системы водоснабжения, отличающиеся разным составом основных сооружений. Рекомендуется вместо общепринятых башенных вариантов использовать в качестве регулирующего сооружения пневмонасосную установку. Изучение режима работы системы, с использованием этой установки в лабораторных условиях, показало целесообразность использования её в системах водоснабжения с небольшим водопотреблением предостаточно больших напорах в системе.

ABSTRACT

The features of the water supply systems of small villages are the sharply expressed unevenness of water consumption, which is expressed by the coefficients of hourly and daily unevenness. Possible options for schemes of a water supply system that differ in the different composition of the main structures are considered. Instead of generally accepted tower options, it is recommended to use a pneumatic pump installation as a regulatory structure. The study of the system’s operating mode, using this installation in laboratory conditions, showed the feasibility of using it in water supply systems with low water consumption and relatively high pressures in the system.

Ключевые слова: система водоснабжения, малые посёлки, расход воды, режим работы насосов, пневматические установки, давление воздуха.

Keywords: water supply system, small villages, water consumption, pump operating mode, pneumatic units, air pressure.

Системы водоснабжения по общему составу сооружений и их работе, а также в  части подачи и распределения воды потребителям имеют свои особенности режима работы. Особенность режима водопотребления явно проявляется уже при определении степени неравномерности водопотребления по часам суток, зная который можно выбирать возможную схему питания сети и затем общую схему водоснабжения. Известно, что малые сельские посёлки и посёлки городского типа характеризуются резко выраженной неравномерностью суточного водопотребления, когда К_{час.нер.}=1.5-2.2, а также неравномерностью водопотребления по сезонам года.

Режим работы систем  водоснабжения рассматривается в работах Н.Н. Абрамова, Н.А. Карамбирова, В.М. Усаковского, Г.Н. Николадзе, Л.Е. Тажибаева и др. В этих работах подчёркивается, что неравномерность водопотребления  в течение суток в  той или иной степени наблюдается  в малых и больших населённых пунктах с разным количеством населения, направленностью промышленных предприятий, наличием животноводческих комплексов и т.д. Неравномерность водопотребления промпредприятий определяется особенностями  технологического процесса и способами потребления воды.

Меньшей степенью изученности отличаются сельские системы водоснабжения, характеризующиеся ощутимой разницей максимальных и минимальных расходов воды в течении суток. Следует отметить изменение минимального водопотребления в пределах 0.6-2,5% от Q_сут и  максимального водопотребления до 8-9% от Q_cyт Вопрос неравномерности суточного и часового водопотребления систем сельскохозяйственного водоснабжения рассматривается в работах Н.Н. Карамбирова, В.М. Усаковского, в которых обращается внимание на тот факт, что при наличии животноводческого сектора, в частности животноводческих комплексов, значительно повышается коэффициент часовой неравномерности.

Сооружения системы водоснабжения, подающие воду потребителю-водопроводные сети, водонапорные башни, насосные станции второго подъёма безбашенных систем – рассчитывают с учётом часовых колебаний. Строится суммарный ступенчатый график водопотребления. Расходы на полив зелёных насаждений относят  на часы минимального и среднего хозяйственно-питьевого  водопотребления. Максимальный часовой расход воды находят  по суммарному графику водопотребления.

Рисунок 1. Графики водопотребления и работы насосной станции второго подъёма (башенный вариант)

_____________ график водопотребления

-------------------  график работы насосной станции второго подъёма

……………… .среднесуточное  водопотребление

При таком режиме водопотребления принимается башенная система питания сети (рис. 1), часто экономически целесообразная, но не всегда правильно осуществлённая на практике. По действующим в настоящее время нормативным документам [1] для систем водоснабжения любой категории по проекту не должно приниматься меньше 2-х скважин (1рабочая, 1 резервная). Часто в действующих системах водоснабжения работает одна скважина и при выходе её из строя, по разным причинам, без питьевой воды  остаётся полностью населённый пункт. Если рассматривается такая схема, необходимо учесть  ограничения в отношении объёма и высоты башни, её конструкции и возможности строительства с учётом сейсмичности района расположения объекта [2].

Необходимо также учесть  возможность использования типовых проектов, применение которых ограничено в силу больших расчётных объёмов и высот водонапорных башен. При использовании действующих методов расчёта, особенно применяемых в учебных проектах, объём и высота башни часто превышают возможности их строительства.

Безбашенная схема водоснабжения может быть выбрана для обеспечения водой посёлков городского типа и городов с большим  количеством  населения и  разнообразным составом водопотребителей (промпредприятия, строительные объекты и т.д.). График водопотребления характеризуется более равномерным водопотреблением по часам суток. Башенная схема водоснабжения в этих случаях не применяется, за исключением отдельных  пригородных районов с малым составом водопотребителей  и количеством потребляемой воды.

График водопотребления при безбашенной схеме более пологий в силу большей численности населения и круглосуточного  режима работы  предприятий [4].

Коэффициент часовой  неравномерности принимает значение 1,25-1,35.

При таких схемах работу насосов необходимо назначать при соответствующем обосновании по строительной стоимости и эксплуатационным затратам. Рассматриваются возможные  графики работы насосной станции второго подъёма. Варианты могут отличаться количеством и типом насосов, их временем работы. Возможны варианты с последовательным включением нескольких насосов, отличающихся разными расходами и соответственно мощностью и эксплуатационными затратами на электроэнергию. При выборе  количество их должно быть по возможности меньшим, при этом предпочтение отдаётся насосам с большим коэффициентом полезного действия, работающим длительное время. Учитывая необходимость взаимозаменяемости насосов, принимаются насосы одинаковой марки. Количество резервных насосов принимается по количеству рабочих насосов в соответствии с классом насосной станции, который зависит от количества водопотребителей [1]. Ниже приводятся возможные графики работы насосной станции второго подъёма при одинаковом графике водопотребления (рис. 2, 3).

Рисунок 2. Графики водопотребления и работы насосной станции второго подъёма (I вариант)

Рисунок 3. Графики водопотребления и работы насосной станции второго подъёма (II вариант)

Сравнение вариантов может осуществляться по безбашенной и башенной схеме, а также могут рассматриваться два безбашенных варианта, отличающихся количеством  насосов и их типами. Вариант выбирается по результатам сравнения капитальных и эксплуатационных затрат. Другим сравнением может быть сравнение башенного варианта с вариантом использования  вместо водонапорной башни пневмонасосной установки.

Изучение в лабораторных условиях работы системы водоснабжения сельского населённого пункта  с использованием пневмонасосной установки [5- 7] показало преимущества этой схемы не только по экономическим  показателям, но также по простоте выполнения. Выбор этой схемы может быть рекомендован по результатам  лабораторных исследований при отношении максимального давления в системе к минимальному: 

Е = Р_мах/ Р_мин =1,33-2,0

Выводы:

1. Системы водоснабжения с различным составом и количеством водопотребителей могут резко отличаться по составу сооружений;
2. При выборе схемы водоснабжения необходимо учитывать режим водопотребления и на его основе рассматривать возможный состав сооружений;
3. Башенные системы водоснабжения могут быть рекомендованы при коэффициентах часовой неравномерности 1,5-2,2, а при малых их значениях (1,25-1,35) – безбашенные системы;
4. Водонапорные башни для малых систем водоснабжения  могут быть заменены пневмонасосными установками.

Список литературы:
1. КМК 2.04.02-97 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения Ташкент, 1997
2. Зацепин А.М. Курсовое и дипломное проектирование водопроводных и канализационных сетей и сооружений. М.:Стройиздат, 1984
3. Махмудова И.М. Питьевое водоснабжение: Учебное пособие. Ташкент: ТИИИМСХ, 2019. – 264 с.
4. Сомов М.А., Квитка Л.А. Водоснабжение. М.: Инфрам, 2007. – 287 с.
5. Махмудова И.М., Шарипов Ф.М. Ахоли пунктларини ва фермер хужаликларини водопровод тизимларида пневмонасос курилма ишини урганиш. Тошкент: ТИМИ, 2007.
6. Махмудова И.М., Газиева М.Н. Режим и нормы водопотребления систем сельхозводоснабжения. Сборник трудов Научно-практической конференции, посвящённой 70-тилетию Мирзаева С.Ш.. Ташкент,12 декабря 2002г.
7. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Часть 2. Водопровод и канализация. М.:Стройиздат,1990.