Выбор источника является одной из наиболее ответственных задач при проектировании 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. Источник водоснабжения должен удовлетворять следующим основным требованиям: а) обеспечивать получение из него необходимых количеств воды с учетом роста водопотребления на перспективу развития объекта; б) обеспечивать бесперебойность снабжения водой потребителей; в) давать воду такого качества, которое в наибольшей степени отвечает нуждам потребителей или позволяет достичь требуемого качества путем простой и дешевой ее очистки; г) обеспечивать возможность подачи воды объекту с наименьшей затратой средств; д) обладать такой мощностью, чтобы отбор воды из него не нарушал сложившуюся экологическую систему.
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: а) поверхностные источники — реки (в естественном состоянии или зарегулированные) и озера; б) подземные источники — грунтовые и артезианские воды и родники.
По своему дебиту средние и крупные реки могут удовлетворить потребности в воде большинства обычных объектов водоснабжения. При выборе реки в качестве источника водоснабжения необходимо учитывать сезонные колебания ее расхода с тем, чтобы возможность получения требуемых количеств воды была обеспечена и в период наименьшего расхода воды в реке. Совершенно очевидно, что водоснабжеие не может быть основано на реках, периодически пересыхающих или полностью промерзающих в зимнее время (без устройства на них соответствующих водохранилищ).
Степень минерализации озерной воды весьма различна. Поверхностные источники характеризуются значительными колеаниями качества воды и количества загрязнений в отдельные периоды года. Качество воды рек и озер в большой степени зависит от интенсивости выпадения атмосферных осадков, таяния снегов, а также от зарязнения ее поверхностными стоками и сточными водами городов и промышленных предприятий.
Сезонные колебания качества речной воды нередко бывают весьма резкими. В период паводка, как указывалось, сильно возрастает мутость и бактериальная загрязненность воды, но обычно снижается ее жесткость.
Подземные воды, как правило, не содержат взвешенных веществ (т. е. весьма прозрачны) и обычно бесцветны. Артезианские воды, перекрытые сверху водонепроницаемыми породами, защищены от поступления проникающих с поверхности земли загрязненных стоков и обладают поэтому высокими санитарными качествами.
Сравнивая основные показатели качества воды природных источников с основными требованиями к качеству воды главных групп потребителей, можно сделать вывод, что для водоснабжения населенных мест наиболее подходящим источником являются подземные (особенно артезианские и родниковые) воды, если они не сильно минерализованы.
Как сказано, окончательный выбор источника водоснабжения для данного объекта производится в зависимости не только от качества воды в нем, но также от его мощности, удаленности от объекта, стоимости подачи и очистки воды.
Для крупных населенных мест дебит подземных источников весьма часто оказывается недостаточным. В этих случаях, несмотря на отрицательные качества поверхностных вод, приходится использовать их, производя соответствующую очистку. Практика показывает, что водоснабжение большинства малых и значительной части средних по размерам населенных мест основано на использовании подземных источников.
Для водоснабжения большинства крупных городов приходится полностью или в значительной степени пользоваться поверхностными водами (с соответствующей их очисткой). Что касается промышленных предприятий, то, как мы видели, наиболее крупные потребители воды могут использовать воду поверхностных источников без всякой ее очистки (или с весьма примитивной очисткой).
В то же время для большинства производственных потребителей не допускается использование воды с большой жесткостью. В связи с этим для крупных промышленных потребителей как по качеству, так и по мощности наиболее подходящим источником оказываются поверхостные воды. Следует отметить, что в настоящее время водоснабжение некоторых крупных промышленных предприятий основано на использовании морской воды.
Морская вода, содержащая, как известно, большое количество минеральных солей, обладает относительно невысокой карбонатой жесткостью. Такая вода может быть с успехом применена в производственном водоснабжении для охлаждения.
По материалам книги Абрамова Н. Н. "Водоснабжение"
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.
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.