Общие сведения по водоснабжению

 

 

Введение

Водоснабжение – одна из важнейших отраслей техники, направленная на повышение уровня жизни людей, благоустройство населенных пунктов, развитие промышленности и сельского хозяйства.

Системой водоснабжения (водопроводом) называется комплекс инженерных сооружений и устройств, осуществляющих следующие задачи: забор воды из природных источников, улучшение показателей ее качества до заданных норм, транспортирование на необходимые расстояния, хранение ее запасов, подача и распределение потребителям.

  Современные системы водоснабжения и канализации представляют собой сложные инженерные сооружения и устройства, обеспечивающие подачу воды потребителям, а также отвод и очистку сточных вод.

Правильное решение инженерных задач по водоснабжению и водоотведению в значительной степени определяют высокий уровень благоустройства населенных пунктов, жилых, общественных и промышленных зданий, а также рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов, и охрану окружающей среды от загрязнений.  

Для проектирования систем водоснабжения необходимо знать  количество потребляемой воды и режим ее потребления. Суммарное водопотребление устанавливают по составу и числу потребителей. Основными потребителями воды в сельском хозяйстве являются: население, животные, находящиеся в личной собственности, животноводческие фермы, предприятия по переработке молока, коммунальные предприятия.  

Проектирование  систем водоснабжения основано на ряде общих требований:

1. вода должна поставляться всем потребителям без исключения;

2. вода должна подаваться в нужном количестве;

3. вода должна подаваться определенного качества;

подача воды должна быть максимально механизирована и автоматизирована наиболее доступными и действенными средствами.   

Водопотребление может быть неравномерным в течение суток и времени года. это накладывает определенные условия на проектируемые сооружения водоснабжения, позволяющие удовлетворить вышеуказанные требования. Расчет систем водоснабжения проводят с учетом максимально возможных расходов в сети. Для этого определяют сутки с максимальным водопотреблением. Одновременно анализируют водопотребление в течение суток и определяют час максимальной водоподачи, при котором водопроводная сеть испытывает максимальную нагрузку по расходу.

Объект исследования - система водоснабжения  городского микрорайона

Предмет исследования - выбор системы водоснабжения микрорайона Приборостоитель Старооскольского городского округа.

Задачи курсовой работы:

-   изучить источники водоснабжения;

- охарактеризовать систему водоснабжения Старооскольского городского округа;

- исследовать  оборудования и устройства для  передачи воды потребителям;

- произвести расчёты воды на мкр. Приборостоитель;

        Работа базировалась на трудах таких учёных, как: Абрамова Н.Н, Кедрова В.И, Кожинова В. Ф, Репина Б.Н. 

Курсовая работа состоит из 41 страницы, содержит введение, 2 главы, в первой 3 раздела, во второй 4, заключение, список использованных источников, приложение.

 

 

 

 

1.Общие сведения  по водоснабжению

1.1 Источники водоснабжения

           Самым ценным полезным ископаемым на Земле является вода. Не золото, не алмазы, нефть или уголь, а именно вода. Без всего остального можно обойтись, а без воды нет. С древних времён все стоянки человека, впоследствии превратившиеся в современные населённые пункты, определялись именно наличием источника водоснабжения. В те времена, деятельность человека не наносила такого ущерба окружающей среде, и водоснабжение осуществлялось в основном из поверхностных водоёмов [1].

        Если взглянуть на карту, все исторически сложившиеся места проживания человека привязаны к гидрографической сети - крупным и малым рекам, озёрам и другим источникам пресной воды. В современном мире, поверхностные источники водоснабжения, без предварительной очистки (водоподготовки), могут использоваться только в экологически чистых районах. 
        Современный уровень технического развития человека позволяет использовать для питьевого водоснабжения подземные воды, транспортировать их по водопроводам на значительные расстояния, и подвергать очистке воды некондиционные. Однако, он же, в условиях нерационального применения, сокращает количество вод пригодных для питья уже и в подземной гидросфере. По роду профессии, занимаясь изысканиями под питьевое водоснабжение, можно сказать, что в нашей стране существуют районы, где уже сейчас отсутствуют возможности обеспечить население абсолютно кондиционной водой. В таких случаях местные и региональные органы вынуждены принимать допустимые отклонения от СанПиН (норматива на качество вод для питьевого водоснабжения) по некоторым показателям [4]. 
       К сожалению, не все отклонения от качества потребляемой воды можно распознать органолептическим методом (вкус, запах, цвет, мутность), доступным обыкновенному потребителю. На практике, не редко встречается устойчивое заблуждение - "у нас очень вкусная вода". Часто оказывается, что вкус воде придают растворённые в ней азотосодержащие соединения - нитраты (NH3) и нитриты (NH2), являющиеся, в основном, продуктами человеческой жизнедеятельности и результатом агротехнических мероприятий. Поскольку полный анализ на СанПиН не всем доступен, а бальнеологические последствия использования некондиционных вод могут сказываться даже на последующих поколениях, выбор источника для питьевого водоснабжения лучше доверить специалисту. 
       Источником водоснабжения для дома могут являться: магистральный водопровод общего пользования постоянного функционирования, магистральный водопровод общего пользования сезонного функционирования, колодец, скважина, так же может использоваться комбинированное водоснабжение. 
            1. Магистральный водопровод постоянного функционирования общего пользования является наиболее оптимальным вариантом. Несмотря на сложности с получением разрешения на врезку, это наименее затратный и наиболее комфортный способ водоснабжения дома. Все затраты на изыскания, обустройство и обслуживание взяла на себя эксплуатирующая организация, населению остаётся только получить разрешение, оплатить врезку, правильно завести воду в дом и проложить магистрали до водозаборных точек. В этом случае, особое внимание требуется уделить двум моментам, на которые население не в силах повлиять: входному давлению в системе и качеству воды [7]. 
       Входное рабочее давление в системе. Эксплуатирующей организацией, при прокладке магистрального водопровода общего пользования, скорее всего, были соблюдены все строительные нормы и правила (СниП), строительные нормативы (СН), требования к качеству воды (СанПиН) и т.д.    В нормативах, одной из основополагающих констант для расчёта является количество водопользователей. Скорее всего, при росте современного строительства, количество водопользователей, подключённых к ранее обустроенной системе водоснабжения, существенно возросло. Кроме того, по экономическим соображениям, возможно не в полной мере уделяется внимание профилактике систем водоснабжения, что приводит к существенным утечкам.  
      Качество воды. При выборе целевого источника водоснабжения общего пользования эксплуатирующей организацией должны быть соблюдены существующие требования к качеству воды (СанПиН). Зачастую бывает, что в итоге, из крана, потребителю поставляется вода некондиционного качества.   Здесь же следует отметить, что перед использованием воды из магистрального водопровода, необходимо посоветоваться со специалистом, который оценит источник водоснабжения, качество транзита и порекомендует проведение необходимых химических анализов.  
       2. Магистральный водопровод сезонного функционирования общего пользования обладает теми же проблемами, что и действующий постоянно.   Как правило, эксплуатирующие организации ещё беднее, и при организации системы водоснабжения было предъявлено меньше требований к качеству, а так же ещё больше проблем с оборудованием, из-за простоя в холодный период года. Поэтому, ситуация с рабочим давлением в системе и качеством, при этом варианте становится более значимой. Кроме того, при использовании в качестве источника водоснабжения, магистрального водопровода сезонного функционирования, необходимо рассчитать систему водоснабжения таким образом, чтобы полностью обеспечить выпуск воды из неё. Это необходимо для предотвращения разрушения труб, узлов и агрегатов из-за перемерзания в них воды в холодное время года [9]. 
       3. Колодец. При отсутствии возможности подключиться к магистральному водопроводу, приходится искать альтернативные источники водоснабжения. Колодец является исторически сложившимся источником, который приходит на ум в первую очередь. Однако, как уже было сказано выше, активно развивая промышленность и сельское хозяйство, человек умудрился испортить не только практически все поверхностные воды, пригодные для питьевого водоснабжения. В большей мере это относится и к подземным водам первых от поверхности горизонтов, которые и каптируются колодцами. Но, несмотря на это, окончательно вычёркивать их из списка источников для водоснабжения пока рано.  
      Для водоснабжения требуется не питьевая, а хоз/питьевая вода. Т.е. не требуется использовать эту воду для приготовления пищи. Потребности ограничиваются необходимостью полить огород, помыть машину, посуду, использовать эту воду в бане и т.д. В этом случае потребности в напоре и расходе воды будут так же минимальны. Если в области питания и транзита горизонта, каптированного вашим колодцем, не присутствует свалок, скотомогильников, полей аэрации и прочих крупных источников загрязнения, то, скорее всего, можно использовать колодец в качестве источника для водоснабжения. Однако, всё равно, потребуется провести химический анализ воды в период максимальных концентраций загрязняющих веществ в этом горизонте. Как правило, это либо конец весенних максимумов, либо летней межени. На этот вопрос должен ответить специалист.  
       При использовании колодцев в качестве источников для водоснабжения, возможен монтаж в колодце малодебитных инерционных насосов, для транзита воды к точке водозабора [11]. 
       4. Скважина. Далеко не всегда и не везде есть возможность подключиться к магистральному водопроводу, а вода нужна именно питьевая. При этом, качество воды в горизонте, доступным для каптажа колодцем, потребует весьма существенных затрат на водоподготовку. К тому же вода нужна и зимой и в больших объёмах. В этом случае можно организовать собственный источник водоснабжения (скважину) и собственную магистраль. И хотя его себестоимость будет значительно ниже, чем у централизованного водоснабжения (меньшие мощности, меньшие диаметры, и т.д.), требования к качеству у него будут точно такие же.    

       Разработанная и успешно опробованная многими поколениями

гидрогеологов, технология изысканий для централизованного питьевого водоснабжения, вполне применима и для частного сектора.  
       Итак, рассмотрим основные моменты, на которые следует обратить внимание, при выборе скважины - в качестве источника водоснабжения. 
       Первое, с чего следует начать, это определиться с требованиями к качеству и необходимому расходу воды. Исходя из заявленных потребностей, выбирается целевой водоносный горизонт. 
        Для Старооскольского района характерно значительное изменение естественных гидрогеологических условий. В районе Стойленского карьера условия распространения и залегания подземных вод изменены на площади около 60 км2. Отработка месторождения железистых кварцитов открытым способом с откачкой дренажных и рудничных вод привела к формированию  депрессивной воронки диаметром 7,5 км и глубиной свыше 200 м. Одним из примеров негативного влияния водопонизительных мероприятий служит изменение поверхностного стока р. Осколец. В настоящее время на протяжении 10 км река находится в "подвешенном" состоянии и теряет около 30% своего расхода (49).

         Эксплуатация водозаборных скважин и систем также служит причиной образования  депрессивных воронок. Три наиболее крупных водозабора расположены в долине р. Убля. Воротниковский водозабор находится в 3,3 км выше устья реки, Незнамовский - в 0,8 км северо-восточнее предыдущего. В 1 км от Незнамовского выше по течению - Ильинский. Глубина  депрессивных  воронок здесь достигает 10 км.

        Параллельно осушению в районе хвостохранилища Стойленского ГОКа, Старооскольского водохранилища, крупных населенных пунктов зафиксирован процесс подтопления территории.

        Сложная гидрогеологическая ситуация, характерная для изучаемого участка, при условии предварительной оценки территории в целях выделения типов геологической среды, различающихся по степени благоприятности развития эрозионных процессов, сводится к следующим закономерностям:

1. При глубине залегания уровней подземных вод ниже 30 м влияние гидрогеологического фактора считаем незначимым. В пространственном отношении данная позиция применима к зоне осушения и водораздельным поверхностям.
2. В долинах рек глубина залегания уровня грунтовых вод менее 10 м, гидрогеологический фактор также считаем незначимым, поскольку кровля водоносного горизонта практически совпадает с уровнем базиса эрозии.
3. В пределах надпойменных террас водоносный горизонт залегает на глубине от 2 до 15 м.
4. На водораздельных склонах первым от поверхности водоносным комплексом является, преимущественно, маастрихт-туронский. Глубина залегания уровня подземных вод от 0,5 до 30 м.

       Водонасыщенность пород снижает их противоэрозионные свойства, уменьшает устойчивость склонов и откосов.

          Таким образом, водораздельные склоны и поверхности надпойменных террас характеризуются более благоприятными условиями для протекания эрозионных процессов в сравнении с участками незначимого гидрогеологического фактора.

Основной, здесь, характеристикой этих горизонтов, будет являться их неглубокое залегание (до 30 м.), взаимосвязь с поверхностными водами, сравнительно низкие запасы и более рыхлый состав водовмещающих пород. 
     Следовательно, скважины, пробуренные на эти горизонты, будут обладать следующими особенностями: более низкая себестоимость скважины, более низкая себестоимость водоподъёмного оборудования, большие затраты на исследования прогнозного качества воды и водоподготовку, большие затраты на обустройство фильтровой колонны (подбор и изготовление соответствующего фильтра) [10]. 
            Второе. Необходимо определиться с конструкцией и местоположением скважины на участке. В зависимости от геологической ситуации, требований к организации водоснабжения и техногенной ситуации на участке, следует обратить внимание на следующие положения:  Местоположение скважины должно соответствовать принятым нормам. По действующим нормам первый пояс зоны санитарной охраны составляет 30 м. Размеры большинства участков не позволяют выполнить это требование. Поэтому выбор точки заложения скважины необходимо провести с учётом максимальной удалённости от мест возможного загрязнения: септиков, магистралей дренажа и канализации, места стоянки и мойки автомобиля и т.д. При этом, для уменьшения затрат, расстояние до точек водопотребления должно быть минимизировано.  
          Конструкция скважины должна обеспечивать невозможность проникновения в каптированный горизонт поверхностных вод. Для этих целей необходимо предусмотреть наличие кессона, кондуктора или затрубной цементации.  
      Длина и диаметр фильтра должны обеспечивать заявленный дебит из каптированного водоносного горизонта. Конструкция и тип фильтра должны обеспечивать невозможность транзита взвешенных частиц водовмещающих пород к водоподъёмному оборудованию, но при этом исключить возможность кольматации (снижение фильтрационных способностей). Диаметр фильтровой колонны должен обеспечивать беспрепятственный монтаж/демонтаж требуемого водоподъёмного оборудования на необходимую глубину установки [2]. 
             Глубина установки водоподъёмного оборудования определяется с учётом проектного расхода, статического уровня и прогноза его среднегодовых и многолетних изменений, а так же удельного дебита скважины. Водоподъёмное оборудование должно обеспечивать подачу воды к точкам водоотбора с требуемой глубины, с необходимым давлением и дебитом и с учётом всех магистралей транзита..

С учётом рассмотренных систем желательно использовать скважину, потому что она более экономичнее и надёжнее.              

          1.2Выбор системы водоснабжения потребителям 
            Система водоснабжения - это комплекс взаимосвязанных сооружений, предназначенных для обеспечения потребностей в воде какого-либо объекта. 
           В задачи систем водоснабжения входят: 
- получение воды из природного источника; 
- улучшение ее качества в соответствии с требованиями потребителей; 
- транспортирование, хранение и подача воды потребителям. 
            К системе водоснабжения предъявляются следующие основные требования: 
- система водоснабжения должна обеспечивать потребителя водой в требуемых количествах и требуемого качества в течение расчетного срока эксплуатации; 
- система водоснабжения должна обладать определенной степенью надежности [5]. 
           Система водоснабжения включает 5 типов инженерных сооружений: 
- водозаборные сооружения, осуществляющие забор воды из выбранных для данного объекта природных источников;

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

К факторам, определяющим вид схемы водоснабжения относят: 
- тип источника и качество воды в нём; 
- вид потребителей и требования, предъявляемые их к воде; 
- рельеф местности; 
- размещение потребителей в плане; 
- размеры водопотребления; 
- наличие препятствий естественных и искусственных на пути водовода; 
- мощность водоисточника; 
- удалённость от источника воды. 
        Системы водоснабжения (водопроводы) классифицируют по ряду признаков. 
        1) По виду обслуживаемого объекта системы водоснабжения делят на городские, поселковые, промышленные, сельскохозяйственные, железнодорожные и др.

2) По назначению системы  водоснабжения подразделяют на  хозяйственно-питьевые, производственные, противопожарные и объединенные.

3) По способу подачи  воды различают самотечные водопроводы (гравитационные), водопроводы с механической подачей воды и комбинированные.

4) По виду используемых  природных источников различают  водопроводы, забирающие воду из  поверхностных источников – рек, водохранилищ, озер, морей, и водопроводы, забирающие воду из подземных источников. Имеются так же водопроводы смешанного питания.