Что такое водоснабжение: основные понятия и принципы работы

Водоснабжение — это система, обеспечивающая подачу воды для различных нужд, таких как бытовые, производственные и сельскохозяйственные. Основными источниками водоснабжения могут быть реки, водохранилища, подземные воды и другие природные ресурсы. Важной частью этой системы являются трубопроводы, насосные станции и очистные сооружения, которые обеспечивают доставку качественной воды до потребителей.

Эффективное водоснабжение играет ключевую роль в сохранении здоровья населения, поддержании санитарных норм и устойчивом развитии обществ. Правильная организация этой системы помогает предотвратить загрязнение водоемов и обеспечивает надежный доступ к воде для всех нужд, что является залогом благополучия и устойчивого роста любого региона.

Системы водоснабжения: общее устройство

Водоснабжением называют совокупность меро­приятий по обеспечению водой различных потребителей (населения, промышленных предприятий, транспорта, сельского хозяйства) в необходимых количествах и требуемого качества.

Система водоснабжения — это комплекс инженерных со­оружений и устройств для получения воды из природных ис­точников, ее очистки, хранения запасов, транспортирования (подачи) различным потребителям в необходимом количестве и требуемого качества.

Системы водоснабжения под разделяются на районные и групповые в зависимости от того, обеспечивают ли они водой отдельные районы страны или группы различных населенных пунктов и других объектов.

В общем случае в задачи систем водоснабжения входят: по­лучение воды из природного источника, улучшение ее качества в соответствии с требованиями потребителей, транспортиро­вание на территорию объекта и подача ко всем заданным точ­кам отбора. При этом в точках отбора должны быть обеспечены заданные давления в трубах водопроводной сети.

В соответствии с перечисленными задачами в состав систе­мы водоснабжения включаются следующие виды водопровод­ных сооружений:

• водозаборные сооружения, осуществляющие забор воды из выбранных для данного объекта природных источников;

• насосные станции (водоподъемные сооружения), создающие требуемые давления в водопроводных трубах для подачи задан­ных расходов воды на заданную высоту;
• сооружения для очистки и обработки воды (очистные соору­жения), осуществляющие улучшение качества (очистку) при­родной воды в соответствии с требованиями потребителя;
• водоводы и водопроводные сети, транспортирующие воду к объектам и местам ее потребления;
• регулирующие и запасные емкости — резервуары различных типов для хранения и аккумулирования воды.

Водоводы и водопроводные сети совместно с насосными станциями и регулирующими емкостями образуют системы подачи и распределения воды — подсистемы системы водо­снабжения в целом.

На рисунке ниже показана схема расположения основных соору­жений системы водоснабжения города при использовании од­ного природного источника воды. Напорная регулирующая емкость может быть расположена в начальном или конечном узле или в каком-либо другом узле сети, имеющем наивысшую геодезическую отметку. Когда очистные сооружения и резер­вуар чистой воды располагаются на достаточно высоких отмет­ках местности, очищенная вода может подаваться объекту по водоводам самотеком, в результате чего отпадает необходи­мость в насосной станции II подъема. В отдельных случаях це­лесообразно располагать очистные сооружения и связанные с ними резервуар чистой воды и насосную станцию II подъема вблизи снабжаемого водой объекта.

Схема расположения основных сооружений системы водоснабжения города

1 — водозаборное сооружение; 2 — насосная станция I подъема; 3 — очистные сооружения; 4 — сборный резервуар; 5 — насосная станция II подъема; 6 — водоводы; 7 — напорная регулирующая емкость; 8 — разводящая сеть

Если качество воды природного источника позволяет ис­пользовать его воду без очистки, потребность в устройстве очи­стных сооружений отпадает и система водоснабжения значи­тельно упрощается. Это относится к случаям использования некоторых видов подземных вод (артезианских вод, ключей) для снабжения населенных пунктов, а также использования без очистки воды поверхностных водоемов для снабжения промышленных предприятий, не предъявляющих высоких требований к качеству воды.

Напорная регулирующая емкость (водонапорная башня или резервуар, расположенный на высоких отметках местности) может располагаться в различных точках территории объекта в зависимости от сочетания планировки объекта и рельефа мест­ности.

Системы оборотного водоснабжения устраиваются на про­мышленных предприятиях. На некоторых промышленных пред­приятиях вода после использования ее для технических целей не загрязняется совсем или загрязняется незначительно — лишь нагревается, например вода, используемая для охлаждения про­изводственных агрегатов, конденсации пара и др. При недоста­точной мощности природного источника или большой стои­мости подачи из него требуемого количества воды (например, при удаленности источника) необходимо или экономически целесообразно сбрасываемую предприятием или отдельным цехом воду охлаждать и подавать снова для использования на том же объекте. При этом из источника добавляется только не­которое количество «свежей» воды для восполнения потерь при обороте и охлаждении. В качестве водоохлаждающих уст­ройств применяют пруды, брызгальные бассейны и градирни.

Системы оборотного водоснабжения применяют также, ес­ли вода при использовании загрязняется сравнительно легко удаляемыми примесями. В таких случаях для очистки воды ис­пользуют отстойники.

Иногда оборотная система устраивается для производст­венного водоснабжения при значительном загрязнении воды в процессе производства. В этих случаях оборотное водоснабже­ние позволяет снизить объемы сбрасываемых загрязненных и часто трудноочищаемых вод.

Основным требованием к работе систем водообеспечения различных объектов является выполнение ими заданных функций при удовлетворении высоких показателей надеж­ности и экономичности. Иначе говоря, система подачи воды должна не только выполнять с наименьшими затратами средств заданные функции водоснабжения объекта по объёмам и качеству подаваемой воды и по создаваемым давлени­ям в сетях, но и фактически выполнять их в процессе экс­плуатации без нарушений. Одним из основных показателей надежности функционирования системы может служить ве­роятность ее безотказной работы в течение рассматриваемых периодов времени. Под «отказом» системы водоснабжения подразумевают недопустимое снижение качества работы системы по водообеспечению объекта.

Источник3: nvsk.net

Понятие водоснабжение

Водоснабжение — подача поверхностных или подземных вод водопотребителям в требуемом количестве и в соответствии с целевыми показателями качества воды в водных объектах. Инженерные сооружения, предназначенные для решения задач водоснабжения, называют системой водоснабжения, или водопроводом.

Вода расходуется различными потребителями на самые разнообразные нужды. Однако подавляющее большинство этих расходов может быть сведено к трем основным категориям:

• Расход на хозяйственно-питьевые нужды (питье, приготовление пищи, умывание, стирка, поддержание чистоты жилищ, полив огородов, газонов и полей, и т. д.);
• Расход на производственные нужды (расход предприятиями промышленности, транспорта, энергетики, сельского хозяйства и т. д.);
• Расход для пожаротушения.

Источники водоснабжения

Выбор источника является одной из наиболее ответственных задач при устройстве системы водоснабжения, так как он определяет в значительной степени характер самой системы, наличие в ее составе тех или иных сооружений, а следовательно, стоимость и строительства, и эксплуатации. Правильное решение вопроса о выборе источника водоснабжения для каждого данного объекта требует тщательного изучения и анализа водных ресурсов района, в котором расположен объект. Практически все используемые для целей водоснабжения природные источники воды могут быть отнесены к двум основным группам:

Поверхностные источники

• Моря или их отдельные части (заливы, проливы);
• Водотоки (реки, ручьи, каналы);
• Водоемы (озера, пруды, водохранилища, карьеры);
• Болота;
• Природные выходы подземных вод (гейзеры, родники);
• Ледники (снежники).

Поверхностные источники характеризуются значительными колебаниями качества воды и количества загрязнений в отдельные периоды года. Качество воды рек и озер в большой степени зависит от интенсивности выпадения атмосферных осадков, таяния снегов, а также от загрязнения ее поверхностными стоками и сточными водами городов и промышленных предприятий.

Подземные источники

• Бассейны подземных вод;
• Водоносные горизонты.

Подземные воды, как правило, не содержат взвешенных веществ (то есть весьма прозрачны) и обычно бесцветны. Подземные источники водоснабжения отличаются более стабильными характеристиками качества воды и относительной защищенностью от загрязнения с поверхности. Поверхностные источники водоснабжения отличаются высокой производительностью, но требуют постоянного надзора за соблюдением санитарно-технического состояния территории поверхностного источника: озера, реки.

Учитывая особенности размещения сельских населенных пунктов и производственных объектов, различают водоснабжение централизованное, когда все точки потребления воды снабжаются из одного водоисточника (водопровода), и децентрализованное (автономное), когда каждая точка потребления воды (или несколько таких точек) обслуживается из отдельных водоисточников.

Централизованное водоснабжение дома

Современный водопровод может использовать воду открытых водоемов и подземных водоисточников. Водопровод из открытых водоемов состоит из следующих частей. Весь этот комплекс сооружений до водопроводной сети носит название головных сооружений. Схема водопровода с забором воды из реки:

Вокруг резервуара чистой воды (РЧВ) устанавливается зона строгого режима — зона санитарной охраны, согласно п.10.17 СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение наружные сети и сооружения».

Преимущества централизованного водоснабжения

• При использовании такого способа, отпадает необходимость устройства колодца или бурения скважины на участке, обслуживание водопровода (напор воды, состояние труб, качество воды) будет полностью за «Водоканалом», не ограниченный расход воды, также при отключении электроэнергии подача воды не прекратиться, нет необходимости сооружения накопительных емкостей и установки гидроаккумулятора.

Источник4: nvsk.net

Источник5: bigenc.ru

Водоснабжение

Водоснабже́ние, совокупность мероприятий по обеспечению водой потребителей – населения, промышленных предприятий, транспорта и др. Для решения задач водоснабжения используются комплексы инженерных сооружений , называемые системами водоснабжения, или водопроводами .

Системы водоснабжения подразделяются на хозяйственно-питьевые, производственные и противопожарные. Помимо этого, вода используется для мойки улиц, поливки зелёных насаждений и других целей. Некоторые мероприятия, связанные с использованием воды, по своей классификации не относятся к водоснабжению.

Например, подвод воды на поля для полива сельскохозяйственных угодий относится к орошению , подача воды по турбинам гидроэлектростанции – к гидроэнергетике и др. В зависимости от вида объекта, снабжаемого водой, системы водоснабжения бывают городскими, поселковыми, промышленными и т. п. При этом водой может обеспечиваться как один объект, так и группа однородных или разнородных потребителей на территории района. На промышленных предприятиях в зависимости от схемы использования воды системы также имеют свою классификацию (с последовательным использованием воды, оборотное водоснабжение и др.). Различают водоснабжение из поверхностных (ре́ки, водохранилища , озёра , моря ) и подземных ( грунтовые и артезианские воды, родники ) источников. По способу подачи воды потребителям системы водоснабжения могут быть напорными, безнапорными и комбинированными.

В общем виде в систему водоснабжения (водопровод) входят сооружения для забора воды из источника и её очистки ; сборные резервуары для хранения чистой воды и регулирования напора; Общая схема систем водоснабжения поверхностными (а) и подземными (б) водами. Общая схема систем водоснабжения поверхностными (а) и подземными (б) водами. водоводы, насосные станции и водопроводные сети . Общая схема может видоизменяться в зависимости от конкретных условий.

Например, если вода из источника не требует очистки, то отпадает необходимость в очистных сооружениях. Если источник водоснабжения расположен выше отметок снабжаемой водой территории, то появляются предпосылки для подачи воды потребителю самотёком, без устройства насосной станции. При совпадении режима работы насосной станции и режима водопотребления не нужны водонапорные башни и резервуары для регулирования напора. Таким образом, обязательными элементами системы водоснабжения являются водозаборные сооружения, водоводы и водопроводная сеть.

Виды водозаборного сооружения

Вид водозаборного сооружения зависит от характера источника водоснабжения. Подъём и перекачка воды на очистные сооружения или (при их отсутствии) к потребителю осуществляется насосной станцией 1-го подъёма. Расположение очистных сооружений возможно вблизи как водозаборных сооружений, так и потребителя.

После кондиционирования (обработка природной воды с целью придания ей требуемых качеств) вода подаётся потребителю насосной станцией 2-го подъёма. В ряде случаев устраивают несколько последовательно или параллельно работающих станций. Резервуары чистой воды (сборные резервуары) служат для сглаживания неравномерности режима работы насосных станций 1-го и 2-го подъёмов и для хранения аварийных и противопожарных объёмов воды.

Водоводы (сооружения для транспортирования воды к месту её распределения) представляют собой систему труб (напорных и безнапорных) и каналов, по которым вода поступает к объекту потребления.

Для распределения воды по территории объекта и раздачи её потребителям устраивается водопроводная сеть. Она представляет собой систему трубопроводов , уложенных по улицам, проездам и т. д., оборудованных необходимой арматурой для регулирования расхода воды, а Водоразборными устройствами на цели пожаротушения, поливки и др.

Водонапорные сооружения выполняют ту же роль, что и резервуары чистой воды. Они сглаживают несовпадение режима работы насосной станции 2-го подъёма и режима водопотребления и позволяют повысить надёжность и эффективность работы систем водоснабжения в целом.

Вода к потребителю может подаваться как по единой (объединённой), так и по раздельным системам водоснабжения. В городах, как правило, устраивают единую систему водоснабжения для хозяйственно-питьевых и противопожарных целей. Вода на технологические и противопожарные нужды предприятий в зависимости от требуемого качества и экономической целесообразности может быть получена как от объединённой системы водоснабжения, так и от специально построенной. Забор воды на поливку улиц и газонов может осуществляться как из городской сети, так и из постороннего источника. Вопрос об объединении систем в этом случае решается с учётом экономических , технических и санитарно-гигиенических факторов.

Качество подаваемой населению воды подвергается строгому санитарному контролю . Санитарный надзор распространяется на все системы хозяйственно-питьевого водоснабжения населённых мест; организуются зоны санитарной охраны, в которых обеспечивается надёжная защита источника водоснабжения от загрязнения.

История водоснабжения

Системы водоснабжения – один из признаков развитой городской цивилизации. Цистерны для воды известны в городских центрах индской цивилизации . В Китае водоснабжение известно с эпохи Инь (14–11 вв. до н. э.).

Наземные и подземные акведуки (в виде крытых желобов и труб) сооружались со 2-го тыс. до н. э. в странах Древнего Востока . С 4-го тыс. до н. э. на Ближнем и Среднем Востоке (в Месопотамии , Иране , Маргиане , Египте ) появились водопроводы из керамических , свинцовых , каменных труб. Первый известный арочный акведук (длина 280 м) был возведён при Синаххерибе в Ассирии (691).

На Самосе при Поликрате построен водопровод, в состав которого входил туннель длиной свыше 1 тыс. м (530-е гг.). Особого развития система водоснабжения достигла в античных городах. В Афинах водопровод появился при Писистрате (6 в.). Древнейший водопровод Рима (Aqua Appia) длиной 16,5 км построен в 312 г. до н. э. Римляне создали и первые водоочистные (водоотстойные) сооружения. К концу 5 в. н. э. в Риме действовали 14 водопроводов общей длиной около 436 км, из них 55 км – мостовые сооружения. Возведённые римлянами акведуки сохранились до наших дней во многих городах Франции, Испании и других странах, входивших в состав Римской империи .

Примерная схема системы водоснабжения древнеримского города. Примерная схема системы водоснабжения древнеримского города. Римская традиция коммунальных систем водоснабжения продолжилась в Византии . Так, в Константинополе при императоре Валенте (около 370) был сооружён акведук (частично сохранился); при Юстиниане I (около 532) построены подземные цистерны (Бинбирдирек – «Тысяча и одна колонна») площадью 138 х 65 м со сводчатым потолком, поддерживаемым 336 мраморными колоннами .

Первые сведения о создании городских водопроводов в средневековой Европе относятся к 12–13 вв. Однако развитие систем водоснабжения в Средние века не поспевало за ростом городского населения, что способствовало распространению часто повторявшихся эпидемий. В Париже – крупнейшем европейском городе – основная масса населения до начала 19 в. пользовалась водой из реки Сена , принимавшей одновременно и городские стоки.

Только с началом промышленного переворота картина развития водоснабжения резко изменилась. Необходимость обеспечения потребностей производства водой в огромных объёмах привела к сооружению широкой сети водопроводов в городах. По мере развития научно-технического прогресса его достижения использовались и в водоснабжении: применение электроэнергии , создание очистных сооружений, аэрация и др.

На Руси водопроводы появляются в конце 11 – начале 12 вв. (деревянные трубы этого времени открыты в Новгороде). В Московском Кремле при Иване Калите (1-я половина 14 в.) был сооружён резервуар, куда вода поставлялась по деревянным трубам из Москвы-реки с помощью водоподъёмного колеса . В 1492 г. в Кремле построен первый самотёчный водопровод из кирпичных труб.

В 17 в., кроме кремлёвского, водопроводы появились в сёлах Коломенское и Измайлово. В 1-й половине 18 в. были построены водопроводы в Санкт-Петербурге, Петергофе , Царском Селе.

Первый коммунальный водопровод – Екатерининский самотёчный водопровод в Москве (1781–1804), доставлявший воду из г. Мытищи по кирпичной галерее длиной 21 км (долину реки Яуза пересекал многоарочный акведук длиной 356 м) в бассейн на Трубной площади; затем по трубам она шла к городским фонтанам для разбора воды. С 1830 г. в селе Алексеевское работала водокачка с паровыми машинами , которые поднимали воду в резервуар на Сухаревой башне и из него – в городские фонтаны.

В 1850–1853 гг. проведены водопроводы из Москвы-реки. С 1902 г. действует водопровод с приёмом воды из Москвы-реки у деревни Рублёво. Первый коммунальный водопровод в Санкт-Петербурге построен в 1863–1864 гг. Ускоренными темпами водопроводная сеть развивалась в 20 в., что, в частности, позволило к середине 1930-х гг.

Москве сравняться по душевому потреблению воды со столицами ведущих европейских государств. В начале 21 в. РФ по душевому потреблению воды занимает одно из ведущих мест в Европе.

Источник6: bigenc.ru