Водоснабжение крупных городов реферат

Обновлено: 04.07.2024

Системой водоснабжения города называют комплекс инженерных сооружений, предназначенных для забора воды из источника, очистки, хранения и подачи потребителю.

Природные источники водоснабжения подразделяются на:

1) Поверхностные (реки, озёра, водохранилища). Имеют следующие характеристики:

- содержание органических веществ

2) Подземные (грунтовые воды, артезианские родники). Их характеристики:

- малое содержание органики

Т.о. подземные предпочтительнее, но их мало (небольшой дебет).

Источник водоснабжения должен отвечать следующим требованиям:

1.Бесперебойная подача качественной воды

2.Достаточная мощность (экологическое равновесие)

3. Небольшое расстояние от объекта потребления

Основными категориями потребления явл.:

- хозяйственно-питьевые нужды (вкл. поливка)

- производственные цели (транспорт, с/х, промышленность)

- пожаротушение и собств. нужды, водопровод (промывка фильтров, сети и т.д.)

Сети и сооружения системы водоснабжения города с поверхностным источником представлены на рис. 1а. Вода поступает в водозаборные сооружения 7, откуда насосами насосной станции первого подъема 2 по водоводам первого подъема 3 подается на очистные сооружения 4. После очистки из резервуаров чистой воды 5 она забирается насосами насосной станции второго подъема 6 и по водоводам второго подъема 7 подается в наружную водопроводную сеть города 8, распределяющую воду по отдельным районам и кварталам города. Водонапорная башня 9 может располагаться перед, в середине, либо за сетью города. В последнем случае она называется контрбашней. Сеть города с водонапорной башней соединяют водоводы 10. Все водоводы проектируются не менее чем в две нитки на случай аварии. Аварийный водовод должен обеспечивать пропуск не менее 70% суточного потребления воды городом. По способу подачи воды водоводы могут быть нагнета тельными и самотечными.

Взаимное расположение сооружений системы водоснабжения их состав могут быть различными. Насосная водопроводная станция первого подъема может быть совмещена с водоприемным сооружением, а насосная станция второго подъема располагаться в одном блоке с резервуаром чистой воды. Существенное влияние на расположение сооружений системы оказывает рельеф местности. При расположении источника водоснабжения на значительной высоте по отношению к городу вода из источника подается без помощи насосов, т. е. самотеком. Водонапорная башня всегда располагается на возвышенностей. При наличии вблизи населенного пункта значительного естественного возвышения вместо водонапорной башни проектируется нагорный резервуар.

Водонапорная башня в системе выполняет напорно-регулирующую функцию, т. е. компенсирует несовпадение режимов подачи воды насосами и ее потребление городом в отдельные часы суток, аккумулируя избыток подаваемой воды в одни часы и восполняя ее недостачу в другие. При этом расход воды для тушения одного внутреннего и одного наружного пожара в течение 10 мин хранится в баке башни постоянно. Если водонапорная башня в системе водоснабжения города отсутствует, то в часы минимального водопотребления подача воды в город осуществляется насосами меньшей производительности, расположенными на насосной станции второго подъема.

Сети и сооружения системы водоснабжения города с подземным источником представлены на рис. 1б. Схема значительно упрощена по сравнению со схемой водоснабжения города с поверхностным источником, так как отсутствует дорогостоящий комплекс очистки воды, поскольку подземные воды обладают не только прекрасными вкусовыми качествами, но также не требуют глубокой очистки. В отдельных случаях могут применяться местные установки для обезжелезивания или удаления избыточных солей, а также для обеззараживания воды. Они устанавливаются на насосной станции. Поэтому, согласно схеме (см. рис. 1б), вода из водозаборных скважин 11 поступает в сборный резервуар 12, а затем насосами насосной станции 6 подается в городскую водопроводную сеть 8. Подача воды в город в ряде случаев может быть и двусторонней.

Рис. 1 – Сети и сооружения системы водоснабжения города

1 – водозаборные сооружения; 2 – насосная станция первого подъема;

3 - водоводы первого подъема; 4 – очистные сооружения; 5 – резервуар чистой воды; 6 – насосная станция второго подъема; 7 – водоводы второго подъема; 8 – наружная водопроводная сеть города; 9 – водонапорная башня; 10 – водоводы, соединяющие водонапорную башню с сетью города; 11 – водозаборные скважины; 12 сборный резервуар.

Сравнительная характеристика систем водоснабжения города с поверхностным и поземным источниками обобщает основные достоинства и недостатки описанных выше систем.

Виды систем	Достоинства	Недостатки
С поверхностным источником	Обеспечивает подачу практически любого необходимого количества воды с учетом перспективного роста городов. Надежна	Большая строительная и эксплуатационная стоимости. Громоздкость. Экологическое несовершенство ввиду возможного увеличения объема очистных сооружений
С подземным источником	Обеспечивает высокое санитарное качество воды. Не нарушает экологию окружающей среды	Ограниченность применения из-за недостаточной мощности водоносных горизонтов. Возможность нарушения в ряде случаев несущей способности грунтов

2 УСТРОЙСТВО НАРУЖНОЙ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ ГОРОДА И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НЕЙ

Водопроводная сеть является одним из основных элементов системы водоснабжения и неразрывно связана с работой водоводов, насосными станциями, подающими воду в сеть, а также с регулирующими емкостями (водонапорными башнями и резервуарами). Наружная водопроводная сеть в отличие от водоводов не только транспортирует воду, но и распределяет ее потребителям. До 60% стоимости сооружения систем водоснабжения городов приходится на долю устройства наружной водопроводной сети.

Водопроводная наружная сеть должна удовлетворять следующим основным требованиям:

- обеспечивать подачу заданного количества и качества воды потребителям под требуемым напором;

- обеспечивать экологическую надежность и бесперебойность снабжения водой потребителей (с учетом перспектив их роста);

Все эти требования достигаются решением следующих основных задач:

выбором экологически чистого, экономичного и надежного материала труб;

правильным выполнением гидравлического расчета сети (определение экономически выгодных диаметров труб и потерь напора в сети);

правильным выбором конфигурации наружной водопроводной сети в плане.

Наружная водопроводная сеть состоит из:

- системы магистральных линий, идущих в направлении движения основных масс воды, транспортирующих воду в районы и кварталы города (диаметры линий рассчитываются);

- распределительной сети труб, подающих воду к отдельным домовым ответвлениям и пожарным гидрантам (диаметры труб принимаются по величине пропускаемого пожарного расхода).

В практике водоснабжения используют два основных вида сетей:

разветвленные (тупиковые) (рис. 2а) и кольцевые (рис. 2б). Последние представляют собой систему замкнутых контуров или колец.

Однако в отношении надежности и обеспечения бесперебойной подачи воды потребителям эти типы сетей не равноценны. Авария и выключение на ремонт любого участка тупиковой сети (точка “а”, см. рис. 2.26, а) ведут к прекращению подачи воды всем потребителям, расположенным ниже места аварии по направлению движения воды. В кольцевой же сети при аварийной ситуации вода может быть подана в обход по параллельно расположенным линиям. При этом нарушается снабжение водой только тех потребителей, которые присоединены к выключенному участку. Кроме того, тупиковая сеть гидравлически несовершенна из-за значительных потерь напора ввиду частой смены диаметров труб. Однако ограниченность ее применения (в небольших поселках, для снабжения водой отдаленных районов города или крупных объектов, таких как медицинские центры, спортивные городки и т. д., находящиеся друг от друга на значительных расстояниях) можно отнести скорее к ее достоинствам, чем к недостаткам. Кольцевая сеть гидравлически более совершенна. Кроме того, ее форма в известной мере парализует действие гидравлических ударов, которые иногда возникают в водопроводных сетях. Однако общая протяженность кольцевой сети всегда больше, чем разветвленной (для того же объекта), и поэтому ее строительная стоимость выше.

В соответствии с требованиями, предъявляемыми к надежности сетей водоснабжения, в городах устраивают кольцевые сети.

Рис. 2 – Виды водопроводных сетей

___ - магистральные трубопроводы;

а* - место возможной аварии на трубопроводе.

При трассировке (расположении) магистралей стремятся к тому, чтобы подача воды в отдельные районы города и к отдельным крупным потребителям происходила кратчайшим путем. Трассировку трубопроводов начинают только после того, как определено место расположения напорно-регулирующих емкостей. Известное влияние на выбор трассы магистралей оказывает рельеф местности.

Магистральные линии, по возможности, прокладывают по наиболее возвышенным точкам рельефа, что позволяет обеспечить меньшее давление в трубах. Их прокладывают в две параллельные нитки на расстоянии 400 — 800 м друг от друга. Магистральные линии соединены между собой так называемыми перемычками, которые служат для передачи воды из одной мaгиcтрaли (при аварии) в другую. Они расположены через каждые 600 — 1200 м. При нормальной работе сети они загружены слабо.

3. МАТЕРИАЛ ВОДОПРОВОДНЫХ ТРУБ И ТИПЫ ИХ СОЕДИНЕНИЙ

В современной практике строительства наружных водопроводов применяется широкий диапазон материалов для изготовления водопроводных труб.

На выбор типа материала труб существенное влияние оказывают следующие факторы:

экология района прокладки: сейсмичность района прокладки, санитарные условия, агрессивность грунтов и воды, климатические условия, гидрогеология грунтов, их механическая прочность;

сроки эксплуатации труб;

статические расчеты: внутреннего гидростатического давления в трубах, массы грунта и временных нагрузок, возможности образования вакуума в трубах.

С другой стороны, трубы должны легко и быстро монтироваться на строительной площадке и удовлетворять требованиям наибольшей экономичности.

На рис. 2.27 представлены материалы водопроводных труб и тип их соединений, наиболее широко используемых для наружных сетей водоснабжения.Чугунные раструбные трубы (ГОСТ 9583 — 75*) с противокоррозийным покрытием, выполненным в заводских условиях, широко применяются при устройстве наружных водопроводов. Они долговечны, но плохо сопротивляются динамическим нагрузкам и требуют большого расхода металла.Асбестонементные трубы (ГОСТ 539—80*) прочны, стойки к коррозии, малотеплопроводны, имеют малую массу, но плохо сопротивляются ударам, динамическим нагрузкам и не экологичны.Железобетонные напорные трубы (ГОСТ 12586.01—83* и ГОСТ 12586.1—83*) изготавливаются в большом диапазоне диаметров на различные внутренние давления, широко применяются для прокладки магистральных водопроводов и водоводов.

Полиэтиленовые трубы (ГОСТ 18599—83*) стойки против коррозии, обладают небольшой массой, достаточно механически прочны, долговечны, но имеют большой коэффициент линейного расширения.

Стальные трубы электросварные (ГОСТ 10704—91*, 8696—74*) в системах водоснабжения применяют в основном для водоводов, работающих при значительных внутренних давлениях, а также для водопроводных линий при их укладке в сейсмических районах, при устройстве дюкеров.

Актуальность исследований заключается в следующем. Городское хозяйство - это комплекс расположенных на территории города предприятий, учреждений и организаций, призванных удовлетворять социально-бытовые потребности проживающего в нем населения. Оно включает в свой состав жилищно-коммунальное хозяйство (ЖКХ), предприятия бытового обслуживания, строительную промышленность, предприятия торговли, общественного питания, здравоохранения, культуры и т.д. Совокупность однородных предприятий городского хозяйства образует отрасль (торговля, ЖКХ, здравоохранение и др.) Количество предприятий городского хозяйства и объем их работы зависят в основном от численности населения города, их спроса на ассортимент, объема и качества услуг. Отличительной особенностью городского хозяйства как многоотраслевой территориальной системы является комплексность, взаимообусловленность функционирования отраслей.

Развитие городского хозяйства приводит к необходимости составления перспективных планов. Это связано в первую очередь с тем, что население городов непрерывно растет. Вследствие этого требования к объему продукции (услуг) городского хозяйства даже при сохранении уровня потребления систематически растут. В связи с этим для поддержания и улучшения здоровых, удобных и культурных условий жизни городского населения необходимо тщательно планировать объем предоставления будущих работ, услуг, а также внедрять современные технологии.

В зависимости от вида производимого ресурса или оказываемых услуг в городах формируются соответствующие системы технологий:

санитарного благоустройства для поддержания оптимальных санитарно-гигиенических условий проживания людей и защиты окружающей среды;

водоснабжение для забора воды из природных источников, улучшения ее качества и подачи потребителям;

канализации для приема, отведения, очистки т обеззараживания сточных вод;

транспортного обслуживания населения для переозки пассажиров и грузов;

энергообеспечение для снабжения городов и поселков топливом, энергетической и тепловой энергией.

Системы жизнеобеспечения играют значительную роль в экономике городов и сельских поселений. На их создание выделяется до 40 % всех средств, вкладываемых в застройку населенных пунктов. Для обеспечения нормального функционирования системы жизнеобеспечения ежегодно должно выделяться не менее 20-25 % всех бюджетных средств. Поэтому для будущих специалистов в области экономики и управления городских хозяйством является важным получение глубоких знаний в области технике и технологий различных систем жизнеобеспечения.

Задачами курсового проекта является расчет потребности в водоснабжении, численности городского транспорта и технико-технологического обеспечения.

Предметом исследования являются основные мероприятия по благоустройству города.

Объектом исследования является город, городские коммуникационные службы.

Курсовой проект включает в себя введение, 3 главы, заключение, список использованных источников литературы.

Глава 1. Расчет водоснабжения города

Системы водоснабжения играют важную роль в жизни города. Системы водоснабжения, включающие в себя сооружения и установки для забора и подъема воды, очистки ее до установленных требований, транспортирования и подачи потребителям, проектируются в зависимости от состава и нагрузок потребителей, от наличия и расположения источников водоснабжения.

В настоящее время в России 98% городов и 84% поселков городского типа имеют системы централизованного водоснабжения. В состав системы водоснабжения города входят: водоприемники, очистные сооружения, водонапорные резервуары, водоотводы, разводящая сеть водопровода.

Одной из основных задач является выбор источника водоснабжения города. По виду источника водозабора выделяют: поверхностные (например, реки, озера), подземные (например, артезианские, грунтовые воды), смешанные (поверхностные и подземные).

Водоприемники из поверхностных источников следует располагать выше населенного места и других источников загрязнения реки. При этом обязательно учитывается гидрологический режим реки. Водозаборы подземных вод необходимо располагать в местах, где могут быть обеспечены надлежащие санитарно-гигиенические условия, и обязательно вне промышленных и селитебных территорий. Использование подземных источников при их достаточной мощности более предпочтительно, так как качество этой воды значительно выше, чем воды из поверхностных источников.

Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводных сооружений состоят из первого и второго пояса. Территория первого пояса находится под охраной; на ней запрещаются все виды строительства и проживание людей. Границы этой зоны устанавливаются с учетом перспективного развития водопроводных сооружений. На территории второго пояса использование земель и водного зеркала допускается только по разрешению органов СЭС.

Выделяют следующие типы водопотребления: хозяйственно-питьевое, производственное и противопожарное.

Для приведения воды, подаваемой для хозяйственно-питьевых целей, в соответствие с требованиями ГОСТа, проводят очистку воды на очистных сооружениях. Размеры земельных участков для станций очистки воды принимаются в зависимости от их производительности в соответствии с требованиями СНиП 2.07.01-05.

Для обеспечения бесперебойного водоснабжения населенного пункта целесообразно проектирование кольцевых водопроводных сетей.

Система водоотведения (канализации) включает в себя сети и сооружения для приема жидкостей и их транспортировки к очистным сооружениям, очистки стоков, выпуска в водоемы.

Различают три вида сточных вод: хозяйственно-бытовые, производственные и ливневые (дождевые). В зависимости от способа водоотведения выделяются следующие виды канализационных систем: общесплавная, раздельная, полураздельная и комбинированная. В связи с тем, что методы очистки разных типов стоков сильно различаются, то экономическое и экологическое преимущество имеет комбинация разных канализационных систем для каждого города.

Ливневая канализация, как правило, отделена от остальной сети. В ряде малых городов атмосферные осадки отводят по открытым лоткам и кюветам. Проектирование общей канализации хозяйственно-бытовых, производственных и ливневых стоков исключает возможность вовлечения в хозяйственный оборот большого объема менее загрязненных ливневых стоков без значительных затрат по очистке.

Сточные воды отдельных кварталов собираются коллекторами, которые затем объединяются в главный коллектор, доводящий стоки до очистных сооружений. Схема может быть централизованной, когда все стоки сводятся на одни очистные сооружения, и децентрализованной.

Важнейшим объектом являются сооружения очистки. В настоящее время приняты следующие методы очистки: механическая, химическая, биологическая. Размеры земельных участков для станций очистки воды принимаются по проектам в зависимости от их производительности. Недостаточное внимание к очистным подсистемам может поставить город на грань экологической катастрофы.

Схема расположения основных объектов канализации определяется рельефом местности, планом застройки города, гидрогеологическими, санитарными и другими условиями.

Исходя из варианта работы имелись следующие исходные данные:

общая подача всех скважин к началу проектного периода 181 тыс. м /сут;

численность населения города 220 тыс.чел.;

количество израсходованной воды в году, предшествующем перспективному периоду 142 тыс. м 3 ;

общая площадь улиц 3367 га;

максимальный суточный расход воды 200 м 3 /сут.

Имея, процентное соотношение районов города и общую численность населения определяем численность населения каждого района. Так, например, зная, что в первом районе составляет 15,8 %, найдем количество численности населения путем умножения общей численности населения на имеющийся процент. Таким образом, получим 220*15,8%/100=34,76. Аналогично находим и все остальные районы (Таблица 1.1.). По условию задания к курсовому проекту, находим численность населения в тех же района, без увеличения процентного соотношения районов, в перспективном периоде. Результаты указаны в Таблице 1.1.

Вода — наиболее распространенное и наиболее важное вещество на Земле. Две трети поверхности Земли занимают моря и океаны. В них сосредоточено 1,5 • 10І№ кг воды.
Вода — единственное вещество, которую ничем нельзя заменить. Даже некоторые продукты питания уже получают искусственным путем. А потребность живого организма в воде может удовлетворить только вода.

Работа состоит из 1 файл

стенды.docx

Роль воды в жизни человека

Вода — наиболее распространенное и наиболее важное вещество на Земле. Две трети поверхности Земли занимают моря и океаны. В них сосредоточено 1,5 · 10І№ кг воды.

Вода — единственное вещество, которую ничем нельзя заменить. Даже некоторые продукты питания уже получают искусственным путем. А потребность живого организма в воде может удовлетворить только вода.

Последние подсчеты определили общий объем воды на нашей планете цифрой — 1385 миллионов кубических километров. Если бы Земля представляла собой правильную сферу, то этого количества было бы достаточно, чтобы покрыть ее на глубину 2650 метров.

Лишь незначительная часть этой воды пригодна для использования человеком. Абсолютное большинство этой колоссальной массы — это горьковато-соленая морская вода непригодная для жизни и технического использования. Только 2,5 % воды является пресной — пригодной для питья.

Объем пресной воды, который есть в распоряжении человека для потребления, зависит от той скорости, с которой источники пресной воды обновляются или восстанавливаются с помощью глобального гидрологического цикла. Ежегодно этот цикл осаждает 113000 кмі воды на наши континенты, 72000 кмі из которых испаряется снова в атмосферу.

Социоэкологические составляющие в значительной мере влияют на доступ к воде. Страны, которые развиваются, могут не иметь капитала и технологий для начала использования потенциальных водных ресурсов.

Доступ еще более усложняется конфликтами, которые происходят в связи с правами на воду, в бассейнах рек и озер, что принадлежат двум и более странам, и на воду в водоносных пластах, которые пересекают международные границы. Территории реальных или потенциальных конфликтов также долины рек Нил, Тигр, Евфрат, Ганг, Брахмапутра. (6)

Значение водных ресурсов

Среди природных ресурсов вода занимает особое место. На протяжении длительной геологической истории она создала на нашей планете среду, благоприятную для возникновения всего живого, в том числе и человека. Эту исключительную роль воды отмечал создатель науки геохимии академик В.И. Вернадский.

Вода является также ресурсом, без которого невозможна хозяйственная деятельность человека. Она участвует практически во всех производственных процессах, является источником дешевой энергии, способствует транспортировке грузов, необходима в быту. Так, на производство тонны чугуна расходуется до 200 мі, стали — около 30 мі, синтетического волокна — 500мі воды. Велики расходы воды и в сельском хозяйстве, где на выращивание зерна требуется почти 1500 мі, а хлопка — до 7500 мі воды.

Потребление воды человечеством постоянно растет. Особенно бурный рост отмечается в масштабах использования воды для производственных целей.

Существенное отличие воды от других природных ресурсов — способность ее непрерывно возобновляться вследствие естественного круговорота, связывающего гидросферу с атмосферой, литосферой и биосферой. Переходя из газообразного состояния в жидкое, вода перемещается из атмосферы на сушу, в реки и водоемы. Океанические течения, сток рек и подземных вод, перемещение влажных масс над континентами, движение воды из почвы от корней к листьям растений — это все звенья круговорота воды в природе. Благодаря этой способности воды к самовозобновлению, ее ресурсы долгое время казались неисчерпаемыми. В то же время научно – технический прогресс, способствующий вовлечению в хозяйственный оборот все большего количества воды из различных источников, является одновременно фактором, интенсивно влияющим на состояние водных ресурсов.

В условиях увеличения объемов водопотребления и сброса в водоемы отработанных загрязненных вод главная опасность заключается в ухудшении их качества. В реки и другие водоемы ежегодно сбрасывается свыше 450 кмІ сточных вод, при этом около половины из них без предварительной очистки. Для того чтобы воды сохранили свою самоочищающую способность, необходимо не менее чем десятикратное разбавление стоков свежей водой. Загрязненная вода становится не только непригодной или малопригодной для использования, но и приносит иногда неисправимый ущерб природной среде, с которой она соприкасается.

Все это привело к тому, что если ранее трудности в разрешении проблемы обеспечения водой существовали только для стран и районов, расположенных в условиях пустынь иди полупустынь, то сейчас стали испытывать ее нехватку многие индустриально развитые страны.

Решение проблемы водообеспечения на фоне растущих водопотребления и загрязнения усложняется также неравномерностью распределения водных ресурсов по регионам. Поэтому часто естественная водообеспеченность территории явно не соответствует потребностям.

С позиций сегодняшнего дня здесь определяются два основных взаимосвязанных стратегических направления рационального использования водных ресурсов. Первое предполагает более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод. Второе направление включает разработку новых технологических процессов и методов хозяйствования, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды. Таким образом, составными частями рационального использования водных ресурсов является их выявление, освоение, преобразование и охрана. Ее главная направленность заключается в повышении эффективности использования водных ресурсов при сохранении и улучшении и их качества. (2)

Всю воду, которая сопровождает жизненный цикл городского человека, можно разделить на: собственно городскую (озера, речки, акватории морей, подземные воды) и импортированную, то есть ту, которая поступает в город по трубам для бытовых и промышленных нужд. Высокие темпы урбанизации интенсифицируют использование воды, обуславливая ее дефицит.

Пресная вода, как известно, составляет около 3% водных ресурсов мира. Если считать, что большая часть ее (приблизительно 99%) сконцентрирована в ледниках и снежных шапках горных хребтов или же спрятана глубоко под землю, то окажется, что человечество имеет открытый доступ лишь к мизерной ее части (меньше 1%). Чтобы быть здоровым, каждый из жителей планеты должен ежедневно потреблять с едой и напитками приблизительно 2,5 литра воды. Но, невзирая на угрожающие прогнозы на счет скорого недостатка питьевой воды, ученые утверждают, что этого одного процента, если его рационально использовать, хватило бы, чтобы обеспечить вдвое или даже втрое больше людей, чем сегодня живет в мире.

Достаточно сказать, что на получение 1 т капрона используют 10 т чистой воды, а для изготовления 1 кг бумаги — 100 кг. Производство 1 т текстильной ткани требует 270 тыс. л воды; на изготовление 1 т цемента идет 5 т. На забой одной головы крупного рогатого скота используется на бойнях 500 л воды. В промышленно развитых странах на одного человека расходуется 1,2 – 1,5 тыс. мі воды в год.

Чтобы обеспечить питьевой водой город с миллионным населением, и развитой промышленностью за счет подземных вод, требуется огромная территория — приблизительно 750 кмІ и при условии, что общее количество годовых осадков будет составлять не менее 1000 мм за год. Запасы подземных вод в городах катастрофически исчерпываются, а водоводы поставляют воду за сотни километров.

В прошлом столетии личные расходы воды жителем города составляли 30 – 40 л в сутки, сегодня же обитатель современного благоустроенного города тратит на свои потребности до 300 л. Интересно выделить, что для удовлетворения своих физиологических потребностей он использует лишь 5% всей воды, которой пользуется.

Как видим, индустриализация и урбанизация повысили потребление воды для хозяйственной деятельности и быта. Одновременно изменился состав воды в природе, ее качество, так как все выше становится уровень загрязнения природных вод сточными производственными водами.

Очистка стоков, охрана акваторий и подземных вод — это забота не только о питьевой воде, а, прежде всего о здоровье всей городской экосистемы.

В последнее время наблюдается резкое уменьшение дебита местных источников, и поэтому приходится удовлетворять спрос на воду за счет подключения отдаленных не только на десятки, но и на сотни километров водоемов. Например, Москва, жители которой используют 30% подземных вод и 70% поверхностных, получают воду, которая в начале поступает в водохранилища. В европейских проектах водоснабжение предусматривает использование водных ресурсов альпийских ледников и озер Швеции. Актуальными становятся проекты опреснения морской воды и перекидка ее в города.

В Украине охрана водных ресурсов регламентируется водным законодательством, которое предусматривает обеспечение высококачественной очистки промышленных и бытовых стоков. (1)

Основные потребители воды в народном хозяйстве

С развитием человечества увеличивается количество воды, необходимой для удовлетворения разнообразнейших потребностей: водообеспечения населения, промышленности, транспорта, производства электроэнергии, орошения и восстановления земель, рыбного хозяйства и др. Ни одна отрасль народного хозяйства не может развиваться без использования воды.

Анализ суммарных объемов потребления воды в народном хозяйстве с учетом роста численности населения и развития некоторых отраслей промышленности свидетельствует, что за последние 25 лет возросли вдвое.

Проблема обеспечения человечества чистой водой из-за недостатка водных ресурсов в большинстве регионов стала актуальной для почти всех стран мира.

Для рационального использования водных ресурсов нужно определить необходимое количество воды для удовлетворения всех ее потребителей не только на сегодняшний день, но и на перспективу. Все отрасли хозяйства в отношении водных ресурсов делятся на две категории: водопотребители и водопользователи.

Первые забирают воду из источников, используют для изготовления промышленной и сельскохозяйственной продукции или бытовых нужд населения, а потом вода возвращается, но уже в другом месте, в меньшем количестве и низшего качества.

Вторые не забирают воду непосредственно из источника, а используют ее как среду (водный транспорт, рыбная ловля, спорт и др.). Но и они могут ухудшать качество воды (например, водный транспорт).

При современном комплексном использовании водных ресурсов граница между водопотребителями и водопользователями стирается. Например, образование больших водохранилищ для работы ГЭС и производства электроэнергии в корне меняет не только гидрологический режим и качество воды, но и увеличивает затраты воды на испарение, то есть водохранилище становится водопотребителем.

Использование воды в зависимости от цели можно разделить на:

5) транспортную и др.

Для обеспечения потребителей водой необходим специальный комплекс гидротехнических сооружений — система водообеспечения.

Характерной чертой нашего времени является растущее водопотребление во всех странах мира.

Водообеспечение населения предусматривает пользование водой для питья и коммунально- бытовых нужд. К последним относится система централизованного водоснабжения для обеспечения нормальной работы предприятий бытового обслуживания, полива улиц, декоративных зеленых насаждений, противопожарных мероприятий и т. д. Суммарный объем воды для нужд населения определяется как произведение удельного веса водопотребления на численность населения. Первый рассчитывается как суточный объем воды в литрах на одного жителя. Удельный вес водопотребления составляет от 100-200 л/сут на одного человека в сельской местности до 200-600 л/сут на одного человека в городах. При отсутствии водопровода он снижается до 30-50 л/сут на одного человека. Потребление воды в городах зависит от степени оборудования (присутствия водопровода, канализации, центрального горячего водоснабжения и др.) в соответствии с действующими нормативами.

В больших хорошо оборудованных городах земного шара в данное время водопотребление составляет: Москва и Нью-Йорк — 600 л/сут, Киев — 515 л/сут, Париж и Луганск — 500 л/сут, Винница и Ужгород — 305 л/сут, Лондон — 263 л/сут на одного жителя.

Постоянный рост водопотребления связан как с увеличением численности населения Земли, так и с ростом оборудования населенных пунктов. Так, если с 1900 г. по 1950 г. водопотребление увеличилось втрое, то до 2000 г. оно возросло более, чем в семь раз. Суммарное потребление в целом по земному шару превышает 120 кмі воды.

Общие затраты воды (л/сут) для обеспечения хозяйственно- питьевых нужд населения можно определить по формуле:

Города – это населенные пункты, в которых помимо большой численности бытовых потребителей воды есть и промышленные объекты, также нуждающиеся в её непрерывной подаче. Поэтому городская система водоснабжения относится к категории крупных. Это сложный механизм, стабильная работа которого зависит от множества взаимосвязанных факторов.

Схемы снабжения городов питьевой водой

Водоснабжение в городах является рынком монопольным – его реализует одно централизованное предприятие, отвечающее и за добычу воды, и за её очистку и подачу. Оно же на основании комплекса экономических и технических показателей определяет источники воды и схемы её доставки потребителю.

В свою очередь, схема городского водоснабжения зависит от удаленности снабжаемых объектов от источника, его мощности и качества воды в нем, рельефа местности и других факторов. Рассмотрим самые основные системы водоснабжения городов.

Напорное водоснабжение из природного источника

Довольно часто организация водоснабжения города осуществляется из расположенного поблизости природного источника пресной воды – реки или озера.

Если его уровень ниже отметки снабжаемой водой территории, применяется следующая схема:

Схема водоснабжения города – план и разрез

Самотеком по трубам 2 вода из реки поступает в водоприемник, а из него – в береговой колодец 3.
Насосы первого подъема 4 подают воду из колодца к очистным сооружениям (в отстойники 5 и на фильтры 6). Здесь вода очищается и обеззараживается.
Затем очищенная вода самотеком поступает в подземный резервуар 7 для хранения запасов чистой воды.
Далее располагается насосная станция 8 с насосами второго подъема, которые по водоводам 9 подают воду в водонапорную башню 10 либо другой резервуар, расположенный выше уровня потребителей.

Городское водозаборное сооружение Очистные сооружения
Фото помещения насосной станции Водонапорная башня

Для справки. Если на местности есть естественное возвышение, напорно-регулирующее сооружение размещают на нем.

Также системы городского водоснабжения включают в себя магистральные (11) и распределительные (12) трубы, по которым вода из башни подается потребителям.

Прокладка распределительной системы труб

Схематично все выглядит довольно просто. На самом деле технология водоснабжения города – очень сложный процесс. Система должна быть надежной и эффективной, способной обеспечить достаточным количеством и напором воды самые удаленные и высоко расположенные точки.

Существует такое понятие, как управление водоснабжением города. То есть, оно работает не само по себе, а управляется в зависимости от времени суток, уровня воды в источнике, её меняющегося состава, возникающих чрезвычайных ситуаций.
Наиболее эффективная работа очистных сооружений достигается путем обеспечения равномерного поступления воды. За это отвечают насосы первого уровня. Но водопотребление в дневные и ночные часы не постоянно, поэтому излишки очищенной воды накапливаются в запасном резервуаре.

График суточного водопотребления

Регулирование работы насосов второго уровня, перекачивающих воду из этого резервуара, позволяет в любое время суток поставлять потребителям её необходимое количество.
Но водоснабжение в крупных городах – процесс сложный: невозможно просчитать точно, хватит ли в любой момент того количества воды, которое подается насосами в систему, или возникнут её неизрасходованные излишки.
Чтобы нивелировать неравномерное потребление, и нужна водонапорная башня. Излишки воды накапливаются в ней, а в моменты наибольшего разбора самотеком поступают в систему.

Для справки. Водонапорные башни и другие напорно-регулирующие сооружения выполняют в водоснабжении города и роль резервуара для хранения запасов воды на случай тушения пожара.

На приведенной выше схеме водонапорная башня расположена очень удобно – в начале сети. Но её часто приходится размещать совсем в другом месте, где есть естественная возвышенность. Такое удаленное напорно-регулирующее сооружение называют контррезервуаром, и при его наличии система управления водоснабжением города будет отличаться от описанной.

Схема водоснабжения с контррезервуаром

В часы максимального разбора воды она подается в систему с двух сторон: от контррезервуара Qб и от насосов второго подъема Qн.
Qн и Qб – известные регулируемые параметры. Зная их и режим отбора воды потребителями в разные часы, намечаются районы, которые питаются от башни и от насосов.
На границе этих районов (а-а) противоположные потоки встречаются. При недостатке воды в одном из районов они компенсируются потоками с другой стороны.

Самотечное водоснабжение из природного источника

Если населенный пункт находится в низине, а источник воды расположен на высоте, достаточной для обеспечения необходимого напора без использования насосов, применяется самотечная система холодного водоснабжения в городе.

Схема самотечного водоснабжения

Из водоприемника 1 вода по самотечным трубам поступает на очистные сооружения 3.
Из них, так же самотеком, стекает в разгрузочный колодец 4, предназначенный для сброса избыточного давления в сети, и в хранилище воды.

Далее по магистральному трубопроводу вода идет в городскую водопроводную сеть.

Такое водоснабжение поселков-городов требует гораздо меньших затрат на строительство и эксплуатацию. Кроме того, оно не нуждается в электротехническом оборудовании и потому считается более надежным.

Напорное водоснабжение из скважин

При отсутствии поблизости наземного источника водоснабжение в городе осуществляется с помощью артезианских скважин. Как правило, качество подземных вод удовлетворяет требования потребителей без дополнительной очистки, поэтому необходимость в строительстве очистных сооружений отпадает.

Схема водоснабжения из артезианской скважины

Вода из подземного источника 1 с помощью мощных погружных насосов подается в накопительный резервуар 2.

Так выглядит насос для забора воды из скважины

Оттуда насосами второго подъема 3 она направляется в водонапорную башню 4 и по магистральным водоводам 5 к потребителям.

Чаще всего водоснабжение крупных городов осуществляется из нескольких подземных источников, расположенных в разных направлениях. В зависимости от их количества, оно может быть двух-, трех- или многосторонним. Чем больше источников, тем равномернее вода распределяется по сети и поступает к потребителям.

Водоснабжение городов – водозаборы с трех сторон

Схема та же: из скважин 1 вода закачивается в резервуары 2, а из них насосами 3 подается в городскую водопроводную сеть.

Обратите внимание. Для защиты места водозабора от умышленного или случайного загрязнения, вокруг него организуется зона санитарной охраны (ЗСО) из трех поясов.

Системами коммунального водоснабжения и водоотведения в городах устанавливаются зоны охраны водозаборов

Если город снабжается из разных источников – поверхностных и подземных, то последние часто играют роль аварийных и используются в условиях особого периода.

Система горячего водоснабжения города основана на использовании котельных, в которых вода из водопровода подогревается до нужной температуры и подается потребителям по отдельной системе труб. Мощность и количество тепловых пунктов определяется исходя из потребностей обслуживаемого района.

Схема централизованного горячего водоснабжения

Для справки. В последние годы в городах строят дома с автономным отоплением и горячим водоснабжением, обеспечиваемым двухконтурными газовыми котлами. Жильцы таких домов могут своими руками регулировать температуру воды, что невозможно при централизованном снабжении.

Системы местного водоснабжения

К крупным городам часто прилегают другие населенные пункты, в них встречаются современные районы с высотной застройкой. Отдаленное положение или слишком высокий уровень водозаборных точек приводят к тому, что водоснабжение военных городков и прочих проблемных потребителей оказывается недостаточным.

Водоснабжение академгородка, удаленного от города, решается на основании технико-экономических расчетов

Чаще всего это связано с тем, что когда выполнялся расчет водоснабжения города, их ещё не было в наличии либо включение их в единую сеть было экономически нецелесообразно.

В таких случаях монтируют системы местного водоснабжения с насосными установками небольшой производительности, которые работают на повышение давления в наружной водопроводной сети. Благодаря им удается поставлять воду в благоприятном режиме и в отдаленные части города, и в районы с неблагоприятным рельефом, и в высотные здания.

Противопожарное водоснабжение города

Городские противопожарные водопроводы объединены с хозяйственно-питьевыми. В большинстве случаев это водопроводы низкого давления.

В малых городах обеспечение необходимого расхода воды для тушения пожаров осуществляется путем включения резервных насосов второго подъема.
В крупных мегаполисах расходы воды на пожаротушение составляют очень малую часть от хозяйственно-питьевых, и не оказывают значимого влияния на городское водоснабжение. Поэтому насосы второго подъема даже при возникновении чрезвычайных ситуаций работают в обычном режиме.

Водоснабжение промышленных предприятий города

Как правило, бытовое и промышленное водоснабжение в городах осуществляется по единой схеме. Это связано с разбросанностью промышленных предприятий по территории. Даже если части из них не требуется очищенная вода питьевого качества, устраивать для них отдельные самостоятельные водопроводы бывает нецелесообразно.

Завод в черте города – распространенное явление

Но водоснабжение и канализация города строятся с тем расчетом, что на технические нужды такие предприятия тратят 30-50% от общего расхода воды.

Для справки. Автономной системой хозяйственно-противопожарного водоснабжения снабжаются лишь группы расположенных рядом предприятий или крупное предприятие с рабочим поселком при нем. В таких случаях схемы их водоснабжения ничем не отличаются от городских.

Если же предприятие легко обеспечить технической водой для производственных нужд, то к городской магистрали оно не подключается. А для получения питьевой воды используют артезианские скважины.

Предприятия, расположенные на берегу водоема, воду для производственных нужд берут прямо из него

Противопожарный водопровод на предприятиях чаще всего объединяется не с производственным, а с хозяйственно-питьевым. Это обусловлено тем, что последний охватывает большую часть потребителей, он более протяженный и разветвленный. А инструкция по поддержанию в нем постоянного напора менее требовательна, чем в случае с производственной водопроводной сетью.

Рассмотрим разные схемы, по которым предприятия водоснабжения города подключают к своим сетям производственные объекты. При их выборе учитываются три параметра: гарантированный напор в городской сети (Нг), требуемый предприятию напор для хозяйственно-питьевых нужд (Нтр.хоз) и нужд пожаротушения (Нтр.пож).

Если гарантированный напор выше требуемых питьевого и противопожарного (Нтр.хоз Нтр.пож), выполняется обычное подключение к городской магистрали без повысительных насосов от двух точек.

Водоотведение и водоснабжение города и предприятия работают без участия промежуточного оборудования

Если городское хозяйство водоснабжение питьевое обеспечивает в полном объеме, но напора в сети недостаточно для тушения пожаров на предприятии (Нтр.хоз Нг Заключение

Посмотрев видео в этой статье, вы узнаете ещё много интересного о снабжении водой крупных населенных пунктов. Все о водоснабжении городов в одной публикации описать сложно, но на нашем сайте вы найдете и другие интересные материалы на эту тему.

Читайте также: