/
Text
водоснабжение
населенных мест
и промышленных
предприятий
СПРАВОЧНИК
ПРОЕКТИРОВЩИКА
ВОДОСНАБЖЕНИЕ
НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ
И ПРОМЫШЛЕННЫХ
ПРЕДПРИЯТИЙ
ПОД РЕДАКЦИЕЙ ИНЖ. И. А. НАЗАРОВА
Издание второе, переработанное и дополненное
УДК €28.1.001.2(031) ;
: ... п' у'.,' ‘
Ж ""...................~.....
Рекомендовано к изданию решением секции водоснабжения Научно-технического
совета Союзнодоканалниипроекта.
Авторы: 1в. А. Клячкок С. Н. Аронов, В. II. Лазарев, С. К. Абрамов,
Л. П. Александрова, И. Э. Алельцин, А. М. Арен штейн, А. II. Арцев,
Г. Ю. Асе, В. В. А ш а ни н, Ф. М. Б о ч е в е р, Ю. А. Бояринов, Н. Д. Воль ф-
с о н, }Т. Н. Воробьева Е. Ф. Золотова, Б. Н. Иваненко, /М. А. Казански й,
В. Г. Киевский, Д. И. Кучеренко, | М. И. Л а п ш и н~/, И. И. Ларин, А. М. Л а-
тышенков, Н. С. Лебедева, И. Б. Монастырски й, А. С. М ос к в и ти н,
Т. Е. Нагибина, А. С. О б р а з о в с к и й, Г. Д. Павлов, А. В. Перфильев , |
Н. Г. Тарасов, В. П. Т р у х а ч е в, А. Ф. Устинова, Т. С. Ямпольский.
Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и промышленных
предприятий. Под ред. И. А. Назарова. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Стройиздат,
1977, 288 с. Авт.: В. А. Клячко, С. Н. Аронов, В. И. Лазарев и др.
В справочнике приведены общие сведения и справочные материалы, необходимые
для проектирования систем внешнего водоснабжения населенных мест и промышленных
предприятий, а также для проектирования отдельных сооружений: водозаборов из от-
крытых и подземных источников, насосных станций, регулирующих и запасных емко-
стей, водоводов и водопроводных сетей, сооружений для обработки воды. Даны све-
дения о химии и биологии воды, гидравлике, указания о методике гидрологических
а пцдрогеолошческих расчетов, изложены требования санитарной охраны источников
водоснабжения. Помимо общей обработки воды (осветления, известкования, хлорирова-
ния) рассмотрена специальная водоподготовка: удаление железа и марганца, фториро-
вание н обеефторнвание, стабилизационная обработка, умягчение и опреснение. В спра-
вочнике также отражены вопросы электроснабжения, автоматизации, телеуправления и
диспетчеризации систем и сооружений, организации строительства, описана методика
технико-экономических расчетов и сравнения вариантов проектных решений, даны ук-
рупненные показатели стоимости водопроводных сооружений, составленные на основе
действующих типовых проектов.
Справочник предназначен для инженерно-технических работников, занимающихся
проектированием систем водоснабжения.
Табл. 276, рис. 243, список лит.: 33 назв.
30210-475
(И7(01)-77
230—73
© Стройиздат, 1077
ОГЛАВЛЕНИЕ
Раздел I
7
8
9
9
9
9
9
9
10
11
12
13
14
15
15
16
17
18
18
18
19
20
21
21
23
29
30
глава а
БИОЛОГИЯ ВОДЫ
Общие вопросы проектирования водоснабжения
Г Л А В А 1,
МАТЕРИАЛЫ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
1.1. Задание на проектирование *................
1.2. Данные о поверхностных и подземных водах . . .
1.3. Топографические материалы...........
1.4. Инженерно-геологические данные . . ......
1.5. Электроснабжение . . * . ..................
1.6. Существующие водопроводы ,............. ,
L7. Согласования , . . .........................
ГЛАВА 2,
ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОДЫ КАК ИСТОЧНИКИ
ВОДОСНАБЖЕНИЯ
2.1. Реки.........................
2Д. Озера . . . . ...............................
2.3. Инженерные гидрологические изыскания для проек-
тирования водозаборных сооружений « . ......
2.4. Гидрологические расчеты А
ГЛАВА 3,
ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ КАК ИСТОЧНИКИ
ВОДОСНАБЖЕНИЯ
3.1. Использование подземных вод в СССР .........
3.2. Типы подземных вод . *.......................
3.3. Классификация запасов подземных вод.........
3.4. Связь подземных и поверхностных вод. Уравнение
баланса , . . . . ..........................
3.5. Основные задачи и стадии проектирования водоза-
боров подземных вод . ............................
ГЛАВА 4
САНИТАРНАЯ ОХРАНА ИСТОЧНИКОВ
ВОДОСНАБЖЕНИЯ
4.1. Общие положения . . .........................
4.2. Зона санитарной охраны . *
4.3. Установление границ поясов зоны санитарной охраны
4.4. Санитарные мероприятия, проводимые в зоне сани-
тарной охраны ....................................
4.5. Проектирование зоны санитарной охраны ....
4.6. Выполнение санитарно-техннческих мероприятий в
зоне санитарной охраны..........................*
ГЛАВА Ь
ХИМИЯ ВОДЫ
6.1. Основные понятия ............................
5.2. Основные показатели качества воды . • * * ♦ »
5.3. Технологические показатели анализа воды ....
5.4. Проверка результатов химического анализа воды %
6.1, Бактерии, вирусы в грибы....................... 31
6.2. Водоросли -.................................... за
6.3. Водные животные................................... J2
6.4. Высшие водные растения............................ 33
6.5. Зарастание водоемов и мероприятия по борьбе с
ним ................................................... 33
6.6. СанитарЕо-бактерналогическое и биологическое ис-
следование воды...................................... 34
6.7. Донные отложения.................................. 34
6.3. Загрязнение и самоочищение водоемов ...... 85
6.9. Цветение воды и мероприятия по борьбе с ним . . 35
б.10. Биологические обрастания и меры борьбы с ними 35
ГЛАВА 7
ГИ Д Р АВ Л И ЧЕСКНЕ РАСЧ ЕТ Ы
7Л. Основы гидростатика . ........................... 37
7.2. Гидравлические сощютнвлетая...................... 39
7.3. Истечение через отверстия и насадки.............. 40
7.4. Гидравлический расчет открытых русел я «аналоя
при равномерном движения жидкости..................... 48
7.5. Водосливы ..............» . « 48
ГЛАВА&
НОРМЫ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ Я НАПОРЫ
8.1. Нормы хозяйственно-питьевого водопотреблеямм ♦ . 51
8J2. Расходы воды на пожаротушение ........ 53
8.3. Свободные напоры д .............................. 55
ГЛАВА 9
СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
9.1. Классификация систем водоснабжения.........*
9.2. Системы хозяйственно-питьевого ж противопожарно-
го водоснабжения . . .............................
9.3. Системы производственного водоснабжения промыш-
ленных предприятий . * *................* * * • ’
ГЛАВА 10
РАЙОННЫЕ СХЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
И КАНАЛИЗАЦИИ
ЮЛ. Общие положения . *...........................
10.2. Исходные данные . . . . -.................♦
10.Х Укрупненные нормы недопотреблении и водоотведе-
ния . . . . ............................. • * * *
104. Состав и содержание схем....................
10.5. Водохозяйственный баланс • . 7
10.6. Основные вопросы, подлежащие учету при состав-
лении водохозяйственного баланса ♦ •...........
10.7. Схемы регулирования стока рек ..............
10.8. Прогноз качества воды в водоисточниках . . . .
10.9. Технико-экономические показатели <..........
(♦ Зак, 523
4
Ослабление
ГЛАВА 16
Раздел II
Водопроводные сооружения
ОХЛАЖДЕНИЕ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ
ГЛАВА 11
СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ЗАБОРА
ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД
65
ПЛ. Общие положения...............................
11 <2. Речные водозаборные сооружения............... 63
11.3. Прштлотинные водозаборы.............. • * *
11.4. Водохранилищные водозаборы, устраиваемые вне
плотинного узла ............................... • ^0
11.5. Озерные водозаборы........................... 81
11.6. Морские водозаборы . .......................... SJ
Г Л А В А 12
СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ЗАБОРА
ПОДЗЕМНЫХ ВОД
12.1. Водозаборные скважины .................... 82
122. Фильтры водозаборных скважин ........ 86
12.3. Шахтные колодцы.......................... 88
12.4. Лучевые водозаборы , . ................... 89
12.5. Горизонтальные водозаборы................ • 89
12.6. Каптажи источников подземных вод.......... 92
12.7. Оценка естественных запасов подземных вод ... 94
12.8» Расчет производительности водозаборов. Общие за-
висимости , . * *................................. 94
12.9. Расчет водозаборных скважин , 95
12.10. Расчет шахтных колодцев................. . 98
12.11. Расчет горизонтальных и лучевых водозаборов и
каптажей источников ................................. 98
12.12. Расчет производительности водозаборов при ис-
кусственном пополнении запасов подземных вод ... 99
12.L3. Сборные водоводы водозаборов подземных вод . 100
16.L Классификация
16.2. Конструктивные
охладителей . .
и технологические
схемы охладн-
ГЛАВА 13
НАСОСЫ И НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ
13.1. Насосы....................................... 100
13JL Насосные станции ............................. 104
ГЛАВА 11
ЗАПАСНЫЕ И РЕГУЛИРУЮЩИЕ ЕМКОСТИ
14.1. Назначение емкостей и определение их объема . . 109
14.2. Резервуары...................................... ПО
14Л. Водонапорные башни и колонны................... *112
14.4. Оборудование резервуаров и водонапорных башен Тг?
ГЛАВА 1&
ВОДОВОДЫ И ВОДОПРОВОДНЫЕ СЕТИ
15*1. Общие условия трассирования водоводов и магист-
ральных водопроводных сетей . . . ..................
15Х Трубы и их соединения........................
15Л. Условии расчета трубопроводов на прочность . .
15.4. Защита трубопроводов от коррозии и зарастания
>5.5. Гидравлический и технико-экономический расчеты
трубопроводов . . . . . . , # ...
15Л. Совместная работа водоводов с насосными стаици-
*ми« регулирующими емкостями ж сетями...............
15.7. Расчет ж оборудование водоводов .
ИЛ. Гаубжва зшожевжж водаводв» в водопроводных
сетей в ж а ...........................
^ПЛОТеХЯ1Г1вскже ₽асчеты водоводов..............
15.10. Трассирование ж кошпрукроваиие сетей .
15.1L Сооружения на водоводах ж сетях..........’ *
15.12. Водопроводная арматура .... *
114
114
119
119
120
124
125
128
129
135
>36
140
телей . • • •
16.3. Оборудование
16.4. Требования к
для охладителей ,
электротехническому
оборудованию
вентиляторных градирен
16.5. Особенности испарительного
16.6. Технологические
16.7. Мероприятия по
рен
охлаждения
расчеты - .................... •
обеспечению долговечности гради-
। ......................
Раздел III.
Улучшение качества воды
ГЛАВА 17-
ВЫБОР МЕТОДОВ УЛУЧШЕНИЯ
КАЧЕСТВА ВОДЫ
Стр.
144
145
151
152
153
154
155
ГЛАВА 18
РЕАГЕНТНОЕ ХОЗЯЙСТВО
13.1. Расчетные дозы реагентов . ................. 159»
18.2. Приготовление растворов коагулянта........... 16С
18.3. Хранение растворов коагулянта ............... 161
18.4. Приготовление известкового молока и известкового
161
раствора............*.........................
18.5. Приготовление раствора гексаметафосфата натрия 162
18.6. Приготовление раствора соды................. 162
18.7. Приготовление н дозирование раствора полиакрил-
амида ............................................. 162
18.8. Склады реагентов . . . ...................... J62
18.9. Дозирование реагентов........................ 163
Г Л А В А 19
СМЕСИТЕЛИ, КАМЕРЫ ХЛОПЬЕОБРАЗОВАН ИЯ
19.1. Смесители ... ............................. 16£г
19.2. Камеры хлопьеобразования . . . ...... * 166
ГЛАВА 20.
ОТСТОЙНИКИ, ОСВЕТЛИТЕЛИ, МИКРОФИЛЬТРЫ,
СЕТКИ, ГИДРОЦИКЛОНЫ
20.1. Общие сведения ............................. 167
20.2. Горизонтальные отстойники.................... 167
20.3. Открытые земляные горизонтальные отстойники . . 169*
20.4. Радиальные отстойники , -............t . . . 16£>
20.5. Вертикальные отстойники ..................... 176
20.6. Осветлители . л . ........................... 176
20.7. Микрофильтры................................. 172
20.8. Гндроциклоны ............................ . 17Э
ГЛАВА 2L
ФИЛЬТРЫ
21 Л. Основные положения . , е 174
21 Л?. Фильтры для частичного осветления воды .... 178
21 Л. Медленные фильтры . ....................... 179»
21.4. Скорые фильтры.............................. 17£
2L5. Контактные осветлители . , . . . ............. 185
21.6.^Намывные фильтры для глубокого осветления воды
(опытные) ф .............. t 135.
ГЛАВА 22.
РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ И СБОРНЫХ
СИСТЕМ СТАНЦИИ ОЧИСТКИ ВОДЫ
22Л. Степень равномерности работы ж расположение
распределительно-сборных устройств по площади ссору-
женин.............................................. «ял
Оглавление
22.2. Расчет перфорированных распределительных систем 187
22.3. Расчет систем для сбора воды..................... 187
22.4. Расчет систем для удаления осадка............... 188
22.5. Расчет воздухораспределителей и систем из щеле-
вых труб . . . ....................................... 189
Г Л А В А 23
ОБРАБОТКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ. СТОЧНЫХ ВОД
СТАНЦИЙ ВОДОПОДГОТОВКИ
ГЛАВА 24
УДАЛЕНИЕ ИЗ ВОДЫ ЖЕЛЕЗА И МАРГАНЦА
24.1. Железо в природных водах . ................ 191
24.2. Обезжелезивание подземных вод 191
24.3. Удаление железа из поверхностных вод...... 192
24.4. Удаление из воды марганца................. 193
24.5. Очистка воды от марганца обработкой пермангана-
том калия . . - , 193
24.6. Удаление марганца при подщелачивании .... 193
24.7. Удаление марганца с применением окислителей • , 194
Г Л А В А 25,
ОБЕСФТОРИВАНИЕ И ФТОРИРОВАНИЕ
ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
25.1. Очистка хозяйственно-питьевой воды от фтора . . 194
25.2. Фторирование хозяйственно-питьевой воды .... 195
ГЛАВА 20
29.4. Удаление органических веществ из обессоливаемой
воды............................................ . 230
29.5. Способы защиты оборудования обессоливающих ус-
тановок от коррозии................................ 230
29.6. Опреснение воды дистилляцией................... 230
29.7. Опреснение воды электродиализом . .............. 230
29.8. Опреснение воды гяперфильтрацней ...... 230
Г Л А В А 30
ОБРАБОТКА ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ
ЗОЛ. Предотвращение карбонатных отложений .... 234
30.2. Борьба с биологическим обрастанием в системах
водяного охлаждения......................... 237
30.3. Обработка воды для предупреждения коррозии та-
плообменных аппаратов и трубопроводов систем водяно-
го охлаждения .............................. 237
30.4. Предотвращение механических отложений «... 238
ГЛАВА 31
УДАЛЕНИЕ ИЗ ВОДЫ РАСТВОРЕННЫХ ГАЗОВ
31.1. Методы удаления из воды растворенных газов . 238
31.2. Удаление из воды двуокиси углерода аэрацией « 238
31.3. Химические методы удаления из воды растворенных
газов................................................ 238
31.4, Удаление из воды сероводорода 238
ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ
26.1. Методы обеззараживания воды 198
26.2. Установки для обработки воды хлором........ 198
26.3. Электролизные установки для получения гипохлори-
та натрия................................. г . 205
26.4. Обработка воды озоном...................... 205
26.5. Установки для обеззараживания воды ультрафиоле-
товыми лучами (БУ) . . ........................• 206
ГЛАВА 32
ОБЕСКРЕМНИВАНИЕ ВОДЫ
Раздел IV
Электроснабжение, электрооборудование,
автоматизация, технологический контроль
и диспетчеризация сооружений в системах
водоснабжения
ГЛАВА 27.
СТАБИЛИЗАЦИОННАЯ ОБРАБОТКА ВОДЫ
27.1. Основные положения « а ь
274. Стабилизационная обработка воды с положитель-
ным индексам насыщения карбонатом кальция . . . .
27.3. Стабилизационная обработка воды с отрицательным
индексом насыщения карбонатом кальция « . , . » .
27.4. Применение ингибиторов коррозии . • • • • • •
ГЛАВА 31
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
33.1. Электроснабжение » . .
334. Компоновочные решения электропомещенкй . . .
33.3. Оперативный ток . *..............
33.4. Электродвигатели ............... • * • •
33.5. Типовые комплектные устройства управления элект-
роприводами ..............
ГЛАВА 28г
УМЯГЧЕНИЕ ВОДЫ
28.1. Методы умягчения воды
28.2. Устранение карбонатной жесткости воды известко-
ванием (декарбонизация воды)................ . . • •
28.3, Умягчение воды известью н содой................
28.4. Умягчение воды фосфатами н солями бария . * »
28.5. Сооружения для реагентного умягчения воды . •
28.6. Умягчение воды катионированием' .............*
28.7. Вспомогательное оборудование водоумягчнтельных
установок ц склады для реагентов.............* * • •
28.8. Повышение эффективности использования катиони-
та фильтра............................
28.9. Расход воды на собственные нужды Н—Na-катио-
китовых установок.............................* • •
211
211
211
211
211
212
218
ГЛАВА Ы»
АВТОМАТИЗАЦИЯ
34.1. Объем автоматизации сооружений систем водосяаб-
344. Общие технические требования к системам автома-
тизации . . • ‘ ♦ - • • *.........................
34.3. Автоматизация сооружений водосиабжеиая .
3414. Технические средства автоматизации.
ГЛАВА 33
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ
Г Л А ^А 29.
ОПРЕСНЕНИЕ И ОБЕССОЛИВАНИЕ ВОДЫ
29Л. Основные способы . ♦ • < • • * ...........:
294. Иоимтовый способ обессоливания воды . • • • <
29.3. Иониты для обессоливания воды * • • • • • •
35J. Объем технологического контроля и прнмеяя
приборы для сооружений водоснабжытя
354. Щиты технологического контроля .... .............
35.3. Схемы электрических соединений приборе» • - *
258
258
€
Оглавление
ГЛАВА 36
ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИЯ И ТЕЛЕМЕХАНИЗАЦИЯ
36.1. Общая часть . . . ......................
36.2. Диспетчеризация.........................
36.3. Объем телемеханизации...................
36.4. Средства телемеханики.................•
36.5. Телеизмерительная аппаратура............
36.6. Каналы связи............................
36.7. Диспетчерские щиты и пульты
36.8. Диспетчерские пункты (ДП)...............
Раздел V
Организация строительства,
техникоэкономические расчеты, укрупненные
показатели строительной стоимости
ГЛАВА 37
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА
ОБЪЕКТОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
ГЛАВА 38
ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ВОДОСНАБЖЕНИЯ в ОСОБЫХ ПРИРОДНЫХ
И КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
33.1. Районы С сейсмичностью 7. 8 и 9 баллов . . .
38.2. Просадочные грунты....................
38.3. Подрабатываемые территории............
38.4. Вечномерзлые грунты •
ГЛАВА 39.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
266
267
269
270
39.1. Сравнение и выбор проектных вариантов .... 272
39.2. Определение эксплуатационных расходов .... 273
ГЛАВА 40,
УКРУПНЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ СТРОИТЕЛЬНОЙ
СТОИМОСТИ
37.L-Исходные данные для проектирования ..... 264
37.2. Состав и содержание проекта организации строи-
тельства ........................................ < 264
37.3. Основные методические рекомендации по разработ-
ке проектов организации строительства................... 2 65
40Л. Общие указания..................................
40.2. Показатели стоимости прокладки трубопроводов .
40.3. Показатели стоимости водозаборных и очистных со- 276
оружений .....♦»•••*.............................. • 280
Список литературы । । « « । । < । । । । « • * • 288
ПРЕДИСЛОВИЕ
Создание совершенных систем водоснабжения долж-
но способствовать практическому решению поставлен-
ных XXV съездом КПСС задач по повышению эффек-
тивности капитальных вложений. Быстрый рост про-
мышленности, развитие населенных мест и повышение
степени их благоустройства предъявляют большие тре-
бования к системам и сооружениям водоснабжения:
увеличение объемов подаваемой воды, улучшение ее
качества, повышение надежности подачи, обеспечение
индустриальности, снижение стоимости и сокращение
сроков строительства.
Во втором издании справочника приведены необхо-
димые данные и рекомендации для проектирования
систем и сооружений водоснабжения с учетом прове-
денных научных разработок и обобщения отечественно-
го и зарубежного опыта проектирования, строительства
и эксплуатации водопроводов за последние годы.' В со-
ответствии с новыми Строительными нормами и прави-
лами (СНиП 11-31-74) даны рекомендации по проекти-
рованию водозаборных сооружений с учетом требований
охраны водоемов от загрязнения и рыбозащиты; в со-
ответствии с ГОСТ 2874—73 «Вода питьевая» — реко-
мендации по очистке воды; приведены сведения о но-
вом оборудовании и насосах, о применении труб из
новых материалов (в том числе железобетонных труб),
о современных конструкциях водоохладительных соору-
жений, о схемах, приборах и оборудовании для управ-
ления, автоматизации и диспетчеризации узлов водо-
снабжения и др.
Все нормативные рекомендации составлены на осно-
ве вновь изданных Строительных норм и правил и
ГОСТов.
В справочнике использованы проектные характери-
стики и технико-экономические показатели действующих
типовых проектов, разработанных Союзводоканалпроек-
том, ЦНИИЭП инженерного оборудования зданий и
сооружений, Гипрокоммунводоканалом и другими про-
ектными институтами.
Справочник состоит из пяти разделов:
I — Общие вопросы проектирования водоснабжения;
II — Водопроводные сооружения;
III — Улучшение качества воды;
IV — Электроснабжение* электрооборудование, авто-
матизация, КИП и диспетчеризация сооружений
в системах водоснабжения;
V — Организация строительства. Технике-экономиче-
ские расчеты. Укрупненные показатели строи-
тельной стоимости.
Написан справочник следующими авторами: глав®
1 инж. Н. Д. Вольфсоном; глава 2 — ннж.
Т, Н. Воробьевой; глава 3 — д-ром техн, ня уж
Ф. М. Бочевером; глава 4 — канд. мед. наук Т. Е. На-
гибиной; глава 5 — канд. хим. наук М. И. Лапшиным;
глава 6 — кандидатами техн, наук Л. П. Александровой
и А М. Аренштейн; глава 7 —д-ром техн, наук
А. М. Латышенковым: глава 8 — инж. А В. Перфилье-
вым; главы 9, 14 и 38 — канд. техн, наук С. Н. Аро-
новым; глава 10 — инж. М. А. Казанским; глава 11 —
д-ром техн, наук А С. Образовским и инж. И. И. Ла-
риным; глава 12 —инж. А. И. Арцевым (пп. 12.L 12J),
д-ром техн, наук С. К. Абрамовым (пп. 123—12.6) в
д-ром техн, наук Ф. М. Бочевером (ни. 12.7—12.12);
глава 13 — инж. А. Ф. Устиновой; глава 15 — канд.
техн, наук С. Н. Ароновым (пп. 15.1—15.11J и инж.
А. С. Москвитиным (п. 15.12); глава 16 — инж.
Т. С. Ямпольским; главы 17—19 — д-ром техн, наук
В. А Клячко; глава 20 — канд. техн, наук Г. Д. Пав-
ловым; глава 21—канд. техн, наук Н. С. Лебедевой;
глава 22—канд. техн, наук И. М. Маркисом; глава
23 — канд. техн, наук Э. А Прошиным; глава 24 —
кандидатами техн, наук Г. Ю. Ассом (пп. 24.1—24.4) в
Е. Ф. Золотовой (пп. 24.5—24J9); глава 25 — канд. техн,
наук Е. Ф. Золотовой; глава 26 — инж. И. Б. Монастыр*
ским; главы 27 я 32 — д-ром техн. взук И. Э. Апелыщянм;
глава 28 — канд. техн, наук В. В. Ашаниным; глава
29 — инж А А Говертом (пп, 29.1 и 29.6), канд. техн,
наук В. В. Ашаниным (пп. 29.2—29.5), канд. техн, наук
Г. Г. Первовым (п. 29.7) и каше техн, наук Ф. Н. Ка-
релиным (п. 29.8); глава 30 —канд. техн- наук
Д. И. Кучеренко; глава 31 — д-ром техн, наук
В. А Клячко и канд. техн, наук Г. Ю. Ассом; главы
33—36 — инженерами В. П. Трухачевым, Н. Г. Тарасо-
вым и Б. Н. Иваненко; глава 37 — инж. Ю. А. Бояри-
новым; глава 39 — канд. экон, наук —В. Г. Киевским;
глава 40 — инж. В. И. Лазаревым.
Все замечания и предложения по содержанию спра-
©очнкка просьба направлять то 11 Т941> Москва.
ГСП-1, проел. Вернадского, д. 29, Союзводоканалпроект.
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВОДОСНАБЖ
ГЛАВА 1
МАТЕРИАЛЫ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНА Я
и. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
♦ Проект водоснабжения населенного пункта или про-
мышленного предприятия составляется после тщатель-
ного ознакомления проектировщика с проектируемым
объектом и местными условиями. Проектировщик дол-
жен иметь сведения, полученные в результате прове-
денных изысканий, в частности изыскании возможных
источников водоснабжения.
генеральный план промышленного предприятия с
vv/Дштем viecT подвода воды и треоуемых напоров или
Гнанесениём мест вводов в цехи (для проекта внутри-
ПЛ°с“едониГобВХСе^еЖзХий- для которых требуется
наибольший расход воды на пожаротушение, о степени
их огнмтойкЬсти и категории производства по пожар-
ной Опасности или о принятых для промышленной пло-
щадки противопожарных расходах воды; требуемые
ТАБЛИЦА 1.1
РАСХОДЫ ВОДЫ НА ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ НУЖДЫ
Расход воды
аа
5
tf
о
я
питьевой
неочищенной
осветленной
фильтрован
ной
о
3
и
3
са
X
и
и
3
2
3
X
S
3
S
3
GJ
А
е
х
и
И ВОДООТВЕДЕНИЕ
Водоотведение
S
о
О
С
га
3
3
<у
вагрязненной воды незагрязнен- ной воды
м8/су» м8/ч (макс.) характер и кон- центрация за- грязнений £ о 9» 2 ь/.и
«и
О)
3
tc
о
OJ
Я
О
3
Техническое задание на разработку технического
(техно-рабочего) проекта, выдаваемое заказчиком про-
екта, должно быть составлено и утверждено в соответ-
ствии с Инструкцией по разработке проектов и смет на
строительство. Задание должно содержать:
основание для проектирования;
положение, подчиненность, мощность (объем
мой продукции);
их место-
выпускае-
сроки строительства объектов и очередность с выде-
лением пускового комплекса;
утвержденный акт комиссии по выбору площадок
строительства и связанных с ним площадок для соору-
жений и трасс водоснабжения;
сведения о расходах воды на нужды производства
для промышленных предприятий по очередям строи-
тельства и о необходимых напорах воды по отдельным
цехам я производствам с указанием степени неравномер-
ности недопотребления по часам суток и сезонам года
(летом и зимой), а также требований; предъявляемых
к качеству и температуре воды отдельными потребите-
лями; сведения о целесообразности применения в от-
дельных цехах отработанной и стащенной воды для
повторного использования, о ее количестве, загрязнении
н температуре (по форме, приведенной в табл, из-
данные для определения потребности в питьевой*во-
де промышленных предприятий (по форме, приведенной
ТАБЛИЦА 1.2
ПОТРЕБНОСТЬ В ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИИ
Цех Число трудя- щихся Число душе- вых сеток Число трудящих* ся, пользующих- ся столовыми Приме- чание
в сутки и в сме- ну (макс.) в сутки в смену (макс,)
л t
напоры при пожаротушении, продолжительность пожа-
ротушения и максимальный срок восстановления по-
жарного запаса;
проект планировки района и сведения о числе жи-
телей в населенных пунктах с указанием очередей раз-
вития этих пунктов и степени благоустройства отдель-
ных селитебных районов; сведения об этажности
застройки районов населенных пунктов по очередям их
развития; данные об имеющихся или проектируемых на
территории населенного пункта промышленных пред-
приятиях и общественных , зданиях с указанием расхо-
дов воды и требуемых напоров для них; ситуационный
план (с розой ветров) и рекомендуемые для использо-
Глава 1. Материалы, необходимые для проектирования
вэния^ при проекты эованин материалы инженерных изы-
сканий (топографических, инженерно-геологических
гидрологических и гидрогеологических);
сведения о строительных организациях, об оснащен-
ности их механизмами;
схемы (при реконструкции, расширении) существую-
щих систем водоснабжения, исполнительные или обмер-
ные чертежи сооружений, подлежащих реконструкции,
спецификации установленного оборудования, акты об-
следования технического состояния сетей и сооружений;
особые требования, которые должны быть учтены
при проектировании.
В составлении задания участвует проектная органи-
зация, разрабатывающая проект водоснабжения.
1.2. ДАННЫЕ О ПОВЕРХНОСТНЫХ
И ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ
Для проектирования необходимы данные по под-
земным и поверхностным водоисточникам и согласова-
ния с заинтересованными организациями по их исполь-
зованию (подробнее см. п. 1.7 и главы 2, 3). При этом
следует учесть, что для проектирования водозаборов
подземных вод с капиталовложениями свыше 500 тыс.
руб., а водозаборов железнодорожного транспорта —
свыше 1 млн. руб. эксплуатационные запасы вод долж-
ны быть утверждены Государственной комиссией по
запасам полезных ископаемых при Совете Министров
СССР (ГКЗ) или территориальной комиссией по запа-
сам полезных ископаемых при соответствующем геоло-
гическом управлении (ТКЗ).
1.3. ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Топографические материалы должны содержать:
ситуационные планы местности в районе располо-
жения проектируемого объекта в масштабе 1: 10 000—
1 : 100 000 с нанесенными на них схемами существую-
щего водоснабжения, водопроводных (водозаборы, на-
сосные станции и станции очистки воды, водоводы и
др.) и канализационных сооружений, а также, выпусков
ч канализации; как правило; в качестве топографической
основы используются топографические карты общегосу-
дарственной съемки; ,
генеральные планы для промышленных предприятии
в масштабе 1 : 1000; 1 :2000; 1 :5000 с горизонталями
через 0,5—1 м, с нанесением на них здании цехов,
дорог, зеленых насаждений, эстакад, подземных ком-
муникаций с указанием их размеров и глубин зало-
жения, а также мест примыканий
водоводов; для населенных пунктов в масштабе 1: owu,
.1 : 10 000 и менее с горизонталями через 1 м;
планы площадок, на которых предполагается раз-
местить проектируемые водопроводные сооружения, в
Масштабе 1:500; 1: 1000- 1:2000 с горизонталями
Че₽ма*шг^асс водоводов в масштабе 1:1000; 1:2000
с горизонталями через 0,5—1 м, в равнинной местно-
сти—в масштабе 1:500(1. профили трасс— вверти-
кальном масштабе 1 :100; 1:200; в сложных
рельефа и на застроенной территории
съемка полосы трассы шириной 50-100 м.при^пцпой
протяженности трассы и при
рельефа достаточным является теодолнтно-нивелирнын
ход с показанием близрасположенных предметов мест-
“кны участков трасс в местах пересечения с egjj
гами, реками, оврагам? и т. п. в масштабе 1.5W,
1: 1000 с горизонталями через 0,5—1 м,
план участка водоема • 1 2000
бора из него воды в масштабе 1:500, 1. iwu. ».
с горизонталями дна водоема через 0,5 м и профили по
створу водозабора и выше, и ниже его по течению*
для зоны санитарной охраны: по поверхностным во-
доисточникам карта водосборной плаща ди пеки*
план водоема в масштабе 1:25000; 1:100000 топсь
графический план в границах первого пояса в масшта-
бе 1:500; 1:1000; по подземным водоисточникам —
план участка водозабора в границах первого пояса в
масштабе 1:500; 1 : 1000.
L4. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
Для составления технического проекта требуется ин-
женерно-геологическая и гидрогеологическая характе-
ристика площадок под сооружения и трасс, содержащая
данные о несущей способности грунтов, глубине про-
мерзания, об уровнях и режиме грунтовых вод (с про-
гнозом изменения уровней в дальнейшем), о корроди-
рующем действии грунтов и грунтовых вод на металли-
ческие и бетонные сооружения, о коэффициентах
фильтрации ~ грунтов, сведения об оползнях, вечной
ях грунтов не-
, мощности про-
садочной толщи, подстилающих грунтах; для заболо-
и
ченных участков — сведения о геологическом строении
и составе минерального дна болота, рельефе дна бо-
лота, физических свойствах болотных образований;
для торфяников — данные о границах залегання и мощ-
ности слоев торфа. При пересечении трубопроводами
железнодорожных путей, автострад, рек и др. необхо-
димы инженерно-геологические разрезы по оси трассы.
Расстояния между разведочными скважинами и раз-
И.<;|
резами принимают в зависимости от геоморфологиче-
ских элементов: в обычных инженерно-геологических
условиях на трассах—через 200—300 м, глубиной на
2—3 м ниже оснований труботротодов; на площадках —
50—100 м, глубиной мл 4—-бы ниже предполагаемой ак-
тивной зоны.
Если в проекте предусмотрены земляные сооруже-
ния (дамбы, искусственные основания, насыпи, подсып-
ки и др.), инж€5?фн<ьгею^огичегкне материалы должны
включать данные по карьерам местных строительных
материалов.
Для рабочих чертежей отдельные элементы инже-
нерно-геологических материалов уточняются примени-
тельно к контурам сооружений на генеральном плане »
к заложению фувдаменпю.
7.5. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
Для проектирования требуются документы о согла-
совании возможности получения электроэнергии в не-
обходимом количестве и о напряжении источников пи-
тания, а также технические условия на электроснаб-
жение.
1,6. СУЩЕСТВУЮЩИЕ ВОДОПРОВОДЫ
В случае присоединения к существующему водопро-
воду необходимо получить согласие от эксплуатирую»
щей организации на отпуск необходимого
воды, технические условия на присоединение, а также
суммы долевых отчислений на строительство системы
водоснабжения.
1.7. СОГЛАСОВАНИЯ
До начала изысканий и разработки техн“ч®^”>
(техно-рабочего) проекта следуетс
пользователями и органами, осуществляющими госу
I
10
РАЗДЕЛ l. Общие вопросы проектирования водоснабжен—
дарственный надзор за использованием ^земель, места
расположения проектируемых сооружений и трасс во-
доводов и примерные размеры намечаемых к изъятию
земельных участков.
Выбор площадок для сооружений водоснабжения и
'Трасс водоводов вне населенных пунктов или предпри-
ятий производится одновременно с выбором ^площадок
для строительства всего проектируемого объекта и
оформляется актом. Для выбора площадок создается
•комиссия, в состав которой включаются представители
заказчика проекта, генеральной проектной организа-
ции, территориальной проектной организации, проект-
ной организации, разрабатывающей проект водоснаб-
жения, исполкома местного Совета депутатов трудя-
щихся, организаций, в ведении которых находятся
земельные участки, Гипрозема, Государственной сани-
тарной инспекции, инспекции по охране рыбных запа-
сов, бассейновой инспекции республиканского минис-
терства мелиорации и водного хозяйства, речного
флота, . Государственного пожарного надзора, геологи-
ческого управления района, организаций, ведающих
эксплуатацией водоснабжения, канализации, электро-
снабжения, и других заинтересованных организаций.
Результаты работы комиссий оформляются актом и
представляются для решений о согласовании в советы
министров республик, крайисполкомы, облисполкомы,
Г0РПви ‘разработке проекта проектная организация обя-
Р'огпсдвать намечаемые решения со следующими
зана согласовать водозаборам из подземных вод — с
°РГл™мом местного Совета депутатов трудящихся,
геологическим управлением района, санитарно-эпидеми-
ологической станцией; по водозаборам из поверхност-
ных водоемов - с исполкомом местного Совета депу-
татов ^удящихся, санитарно-эпидемиологпческоп стан-
цией (для питьевых водопроводов) управлением
судоходства речного или морского флота органами
рьХхраны, бассейновой инспекцией республиканского
Министерства мелиорации и водного хозяйства; по пе-
реходам через водные преграды - с управлением речно-
го Флота, органами рыбоохраны; при пересечении тру-
бопроводами железных или автомобильных дорог с
управлением дорог (место и конструкцию перехода,
методы производства работ); при пересечении трубо-
проводами газопроводов, нефтепроводов, линии связи,
кабелей различного назначения, теплопроводов и др.
с соответствующими управлениями, ведающими этими
коммуникациями. Сметная документация проекта под-
лежит согласованию с генподрядной строительной ор-
ганизацией.
ГЛАВА 2
ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОДЫ КАК ИСТОЧНИКИ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
2.1. РЕКИ
А. Питание и сток
Питание и сток рек зависят от климатических и
физико-географических факторов. К климатическим
факторам относятся атмосферные осадки, температура
и влажность воздуха и испарение. К физико-географи-
ческим относятся топографические, гидрографические и
почвенно-геологические факторы.
Распределение осадков и испарения на равнинной
части территории СССР носит отчетливо выраженный
зональный характер, а в горах оно меняется соответ-
ственно с. вертикальной зональностью.
Количество осадков, выпадающих в среднем за год,
изменяется на территории СССР от 75—150 мм (на
побережье Северного Ледовитого океана, в центре
зимнего сибирского антициклона и в пустынях Средней
Азии) до 4000 мм (на западном склоне Большого Кав-
казского хребта). Среднегодовой слой испарения воды
< поверхности водоемов колеблется от 200 до 1700 мм.
В зависимости от климатических и физико-географи-
ческих факторов различают четыре типа питания рек:
дождевое, снеговое, ледниковое и за счет подземных
вод. Обычно питание рек бывает „смешанным. По мере
изменения условий питания речной сток колеблется как
в течение года, так и в многолетнем периоде. Режим
рек характеризуется нормой и колебанием годового
стока воды, его внутригодовым распределением, макси-
мальными и минимальными расходами воды, колебани-
ем уровней, ледовым режимом, а также мутностью и
физико-химическими свойствами воды.
Норма годового стока представляет собой средний
многолетний расход воды, м3/с (или модуль, л/с с
1 км*), в каком-либо створе реки.
Распределение среднего стока на территории СССР
в общем ноейт зональный характер, отражая геогра-
фическое изменение климатических факторов и рельефа.
В пределах европейской части СССР норма стока по-
нижается с северо-запада (12 л/с с 1 км2) на юго-вос-
ток (0,5 л/с с 1 км2).
В горных районах распределение годового стока
подчинено вертикальной зональности. Наибольших вели-
чин (75^—100 л/с с 1 км2) годовой сток достигает на
юго-западе Черноморского побережья Кавказа.
Внутригодовой сток распределяется в первую оче-
редь в соответствии с внутригодовым распределением
осадков и температуры воздуха. Он зависит также от
наличия в бассейне ледников, озер, болот, лесов, от
характера рельефа, гидрогеологических условий, вели-
чины и формы бассейна.
Устройство водохранилищ, осушение болот, лесона-
саждения и другие водохозяйственные мероприятия в
бассейнах рек могут значительно изменить внутриго-
довое распределение стока.
Максимальные расходы воды образуются от таяния
снега и ледников, от выпадения дождей и ливней, а
ПРИ с°впаденйи весеннего половодья и дождей.
Наличие в бассейнах рек озер, а также заболоченных и
облесенных территорий способствует снижению макси-
мальных расходов воды.
Минимальный сток рек наступает в меженный пе-
риод, когда реки питаются только грунтовыми водами,
ь зонах недостаточного увлажнения минимальный сток
рек наблюдается летом, а в зонах избыточного увлаж-
в гоРиых районах на реках снеголедникового
й период, В центральных и запад-
ных районах европейской территории СССР, мийималь-
йаблюдаются в зимний и летний периоды.
/¥1инимальнын сток зависит преимущественно от ха-
. Рак2*ера и величины грунтового питания рек.
чи "*°Л^Глубина залагания подземных вод увели-
ЮГу и юго‘аостокУ1 в этом направлении
растают я площади бассейнов пересыхающих рек.
Глава 2. Поверхностные воды
как источники водоснабжения
Перемерзание Рск зависит от истощения запасов под-
п Т, В?Д гютерь води «а льдообразование.
Площади бассейнов перемерзающих рек увеличиваются
с запада на восток и с юга на север.
Б. Уровни воды
Колебания уровней воды зависят от характера пи-
тянпя рек и делятся на многолетние, сезонные и слу-
чайные. Многолетние колебания уровней связаны с
многолетними ^колебаниями климатических факторов.
Сезонные колеоания уровней воды определяются внут-
ригодовыми колеианиями стока рек. К случайным
колебаниям уровней воды в реках относятся изменения
уровней воды в периоды заторов и зажоров льда, а
также во время сгонов и нагонов воды при сильных
ветрах.
Повышение уровня в половодье на больших равнин-
ных реках колеблется от 10—15 м (Волга, Ока, Сев.
Двина) до 20—30 м (Енисей, Нижняя Тунгуска, Лена и
др.). Подъем уровня от таяния снега и дождей в горах
обычно не превышает 3—6 м (Терек, Кура, Кубань
и др.).
На равнинных реках умеренных и полярных широт
(зоны леса и тундры), где дожди имеют обложной ха-
рактер, но интенсивность их мала, возникают частые,
обычно невысокие подъемы воды — паводки. На рав-
нинных реках южных районов (зоны лесостепи и степи)
паводки наблюдаются очень редко, но в результате вы-
падения интенсивных ливней могут быть высокими. На
горных реках некоторых районов Средней Азии сильные
дожди и ливни нередко вызывают грязекаменные по-
токи — сели.
После спада половодья на реках умеренных широт
обычно устанавливается на длительный период низкий
уровень (межень), поскольку реки в это время года
питаются преимущественно подземными водами.
ла во время ледостава образуются наледи способству-
ющие увеличению толщины льда. спосооству-
Ранее других вскрываются реки западных и ют*,
западных районов европейской части СССР и Средней
Азии (конец февраля), позднее —реки Крайнего^Севе-
ра и северо-востока СССР (начало июня) Вскрытию
TbL *^вСТВуеГ обРазоаание закраин и S™
льда, после чего начинается весенний ледоход, при ко-
1ываюшНи?е^пп,°ябра3уЮТСЯ^ОЩНЫе Заторы вы'
зывающие наводнения, особенно на реках,* текущих с
юга на север. с
Г. Взвешенные и донные наносы
Речные воды несут с собой частицы грунта, назы-
ваемые наносами. Различают наносы взвешенные, пере-
носимые всей толщей потока, и донные (влекомые)__
преимущественно более крупные частицы, перенос
придонным слоем потока.
Степень насыщенности речного потока аамчпру;
наносами называется мутностью воды р. Расход взве-
шенных наносов — это количество наносов, проходя-
щих через живое сечение реки в единицу времени»
Определяется этот расход по формуле
Я = 0,001 PcpQ, (2.1)
где рср — средняя мутность воды, г/м1;
Q — расход воды, м3/с. '
Расход донных наносов составляет 10—40% расхо-
Для характеристики мутности воды рек проф_
Г. И. Шамов делит территорию СССР, исключая гор-
ные районы, на девять зон, причем мутность по зонам
колеблется от 25 до 500 г/м1. Мутность горных рек
может превышать 5000 г/м1.
В. Температура воды. Ледовый режим
риоды весеннего половодья и дождевых паводков.
Температура воды обычно соответствует температу-
ре воздуха. Однако вследствие большой массы воды в
реках ее температура изменяется плавно и медленно.
Среднемесячная температура воды в реках северо-
восточной части СССР повышается летом до 10°С, а
в южных районах — до 24°С.
По характеру ледового режима реки разделяются на
четыре группы: 1) с устойчивым ледоставом (большин-
ство рек СССР); 2) с неустойчивым ледоставом (реки
западных и южных районов европейской части СССР,
Северного Кавказа и отчасти юга Приморья); 3) с от-
дельными ледовыми явлениями (большинство рек Кав-
каза и некоторые реки горных районов Средней Азии и
Алтая); 4) с отсутствием ледовых явлений (реки
Колхиды, Ленкоранской низменности, юга Туркмении и
Средней Азии).
На реках северо-востока Сибири ледостав наступает
раньше (в конце сентября), а на реках
ропейскон части СССР и Средней Азия-“^®
(конец декабря — начало января). Ледоставу
предшествуют появления заберегов н осенний ледоход
На многих реках появляются шуга и внутриводный
лед, которые способствуют образованию зажоров, не-
редко вызывающих повышение, уроння.
Продолжительность ледостава на Реках
азиатской Части СССР достигает 7-8 меса на реках
юго-запада европейской части СССР, Средней Азн
юга Приморья — не более 1—-2 мес. Толщина льда на
реках: ССС? с устойчивым дедоставом в среднем^со-
ставляет 0,5-2 м. На некоторых реках Сибири и ура
2-2. ТОЕРА
А. Питание и сток
тся их притоки,
нерусловий поверхностный сток, подземные воды в
атмосферные осадки. Вода из озер расходуется на по-
верхностный и подземный сток и испарение с водной
поверхности. По условиям стока озера разделяются на
сточные н бессточные. Сточные озера, в свою очередь,
разделяются на проточные, имеющие поверхностные
притоки и сток, и ключевые, имеющие сток, но ли*
шенные притоков. Бессточные озера расходуют посту-
пающую в них воду только на испарение.
Б- Строение озерного ложа
В строении озерного ложа различают береговую к
глубинную области. Береговая область зключает бере-
говой склон, побережье (литораль) и береговую отмель
(сублнторалъ). Береговая область простирается до тех
глубин где еще прослеживается влияние волн на дно
водоема. Побережье располагается от зоны заплеска
волн до глубины проникания растительности или лучей
света. Береговая отмель располагается от нижней гра-
ницы побережья до глубин, на которых задаст воз-
действие волн на дно водоема. Береговая за
канчнвается подводным откосом, далее располагаете
глубинная область озера (профундаль).
12
РАЗДЕЛ I. Общие вопросы проектирования водоснабжения
В. Уровни воды
Озера имеют сезонные, многолетние и многовековые
колебания уровней, вызываемые изменением соотно-
шения между поступлением и расходом воды в течение
этих промежутков времени. У большинства озер хо-
лодного и умеренного климата наибольший подъем
уровня в течение года наблюдается весной, что вызы-
вается половодьем рек. У некоторых озер максималь-
ный уровень обусловлен таянием ледников, питающих
притоки озера, или выпадением осенне-зимних дождей.
В больших озерах годовая амплитуда колебания
уровня обычно незначительна (Аральское море —25 см,
озера Ладожское и Онежское — 50 см, Байкал
80 см); в малых озерах она изменяется в больших пре-
делах в зависимости от размеров, геологического
строения водоема, топографии чаши озера и других
факторов. Многолетние и многовековые колебания
уровней озер связаны с изменением климата, и в пер-
вую очередь атмосферных осадков и температуры воз-
духа. Многолетняя амплитуда колебаний уровней озер
независимо от их размера более значительна, чем го-
довая (Аральское море — 3,2 м; Ладожское озеро —
2,9 м). Многовековые изменения уровня озера могут
быть вызваны также углублением порога, через кото-
рый происходит сток озера, заполнением озерной кот-
ловины наносами и др.
Наряду с указанными колебаниями уровня сущест-
вуют еще случайные его изменения, которые вызывают-
ся сгонно-нагонными явлениями, сейшами и ветровыми
волнами.
Г. Водный баланс
Водный баланс сточного озера вычисляется по фор-
муле
dr’A V « X 4~ Удо» 4» Удозд 4* К — Усбр — Уф — Et (2.2)
где ДУ — изменение (прибыль, убыль) объема озера за
рассматриваемый период;
X—слой осадков, выпадающих на зеркало озе-
Ужо> — поверхностный сток в озеро;
Уж»д» — подземный сток в озеро;
К—конденсация водяных паров на зеркало
(вера;
— сток воды из озера (для. бессточного озера
Уобр=*0);
Уа—фильтрация воды из озера;
Е—вспаревве с водной поверхности.
Значения параметров, входящих в уравнение (2J2),
определяются по данным гидрологических, гидрогеоло-
гических и метеорологических наблюдений и по расче-
там, F
Д. Течения
Течения в озерах бывают обычно незначительными
д М0ГУт вызываться притоком и стоком рек, ветоом.
дующим вад поверхностью озера, сейшами, а также
местными различиями температуры воды, солености и
Е. Температура воды. Ледовый режим
Главный источник тепла озер — это энергия солнца.
Большая часть звергаи, которая поступает ва повеох-
’’«лощаегся самыми верхними слоями во-
ям. Глубинные слои получают тепло путем конвашн.
ониых токов, а также ветрового перемешивания. Рас-
хадуегся тепло главным образом отдачей его в
сферу поверхностью воды.
Для теплового режима оольшннства озер умерен-
ной зоны характерны четыре фазы годового цикла:
1) период обратной зимней стратификации— темпе-
ратура воды увеличивается от поверхности (где она
близка к 0°С) ко дну (где она близка к температуре
максимальной плотности воды, т. е. к 4 С, или ниже);
2) период весенней циркуляции — вся толща воды
перемешивается и приобретает одинаковую температуру
(близкую к 4°С); ш
3) период прямой летней стратификации — темпе-
ратура понижается от поверхности (где она достигает
28____30°С) ко дау (где она близка к 4 С или более);
4) период осенней циркуляции, когда вся вода сно-
ва перемешивается и приобретает одинаковую темпе-
ратуру (обычно выше 4°С).
В естественных условиях ледостав на озерах насту-
пает на 5—10 дней раньше, чем на реках. Максималь-
ная толщина льда на озерах наблюдается обычно в
феврале — марте и на 15% больше, чем на реках дан-
ного района.
В сточных и проточных озерах главная масса льда
весной обычно тает на месте и лишь частично наблю-
дается слабый ледоход, начинающийся на 10—20 дней
позже, чем на реках.
атмо-
2Л. ИНЖЕНЕРНЫЕ ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ
ИЗЫСКАНИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ВОДОЗАБОРНЫХ СООРУЖЕНИИ
При определении состава и объема инженерно-гид-
рологических изысканий принята следующая классифи-
кация главнейших наиболее распространенных соору-
жений: речные водозаборные сооружения с плотиной
или без нее; водозаборные сооружения на озере или на
водохранилище.
А. Речные водозаборные
сооружения с плотиной
Еслн гидрологический режим реки в створе водоза-
бора не изучен, необходимо в период не менее одного
года производить:
1) наблюдения за уровнем воды, определение выс-
шего исторического горизонта (ВИГ) и нивелирование
поперечного профиля реки на 1—2 м выше ВИГ-
2) измерения расходов воды; *
3) измерения расходов взвешенных наносов;
наблюдения за ледовым режимом реки;;
опРеделенйя прддольных уклонов водной поверх*
®’’“ереяня температуры воды в реке;
оры яР°б воды па химический и бактериоло-
гический анализы;
вол5..<?нитаря0е обследование участка реки у водо-
заоора и выше него.
забопТ 1^^2ТВИИ на реке выше и ниже створа водо-
оооаопяп2м^л1аГИЧ«5<ИХ Д?£гов Управления гидромете-
службы (У ГМ С) должны проводиться
п!?ВД!а,И1 (п°3' ’-в) у водозабора
ства coonvw^ft периода проектирования и строитель-
ГмоЖы^ ДJ?,-4 годаИ объем Р®б°т по поз. .7 и
проехтиплв!1»Х<,С01У’а1Цен в соответствии с требованиями
ЭТИ «‘«Л’адейия необходимы для
характецхистакИ^ ШЫХ Расчета гидрологических
ближ^Тгпем^^пп .^.еЖнм реки Достаточно изучен по
У гидрологическому посту УГМС, насчиты*
Глава 2, Поверхностные воды
как источники водоснабжения
13
оТХоУ гюста епое Д5Г20 лет наблю^ний. и участок
беспонточпии ги'ппл™0'53 пР°ектиРУвмого водозабора
oSe в troop °ГгЧеСК1,е наблюДения в полном
1 - Ре водозабора не нужны, следует только
провести наблюдения по посту у водозабора над уров-
не.i воды (поз. 1) с тем, чтобы иметь возможность по-
строив кривую связи уровней постов, а также наблю-
дения по поз. 4—8. наолю
менчивости и коэффициент асимметрии — устанавлива-
ют по имеющимся данным ряда наблюдений.
Средний многолетний сток Qo вычисляется по фор-
муле Y F
п
Qo = 5 Qiln*
f=I
(2.3)
Б. Речные водозаборные
сооружения без плотины
В этом случае в течение года на реке у водозабора
должны оыть выполнены: н
1) работы, указанные в п. 2.3, А, по поз. 1, 2, 4—8;
2) отборы проб воды для определения мутности;
3) определения направлений течений;
4) наблюдения за деформацией русла.
>
В. Водозаборные сооружения
на озерах (водохранилищах)
При проектировании водозаборных сооружений на
эзере (водохранилище) в районе водозабора .выполня-
ются работы,^указанные в п. 2.3, А по поз. 1, 4, 6—8,
и ведутся наблюдения за переработкой берега и высо-
той волны.
2J. ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
Для проектирования водозаборных сооружений вы-
полняются гидрологические расчеты, объем которых оп-
ределяется требованиями проектирования.
Основные гидрологические характеристики, необхо-
димые для проектирования, следующие: расчетные
средние годовые, максимальные и минимальные расхо-
ды воды, расчетные гидрографы половодий и паводков,
расчетные максимальные и минимальные уровни, сред-
ний сток взвешенных наносов, расчетные значения мут-
ности воды, толщины льда,на водоемах.
При выполнении гидрологических расчетов исполь-
зуются опубликованные справочные материалы Главно-
го управления гидрометеорологической службы при Со-
вете Министров СЙСР:
1) справочники по ресурсам поверхностных вод
СССР;
2) материалы по максимальному стоку талых вод
рек СССР;
3) материалы по максимальному стоку дождевых
паводков на реках СССР; .
4) материалы по минимальному стоку рек СССР;
5) гидрологические ежегодники.
Помимо этих справочных материалов используются
гидрологические данные других ведомств, а также ре-
зультаты специальных наблюдений и исследований.
А. Годовой сток
Годовой стак определяется средаегодовьш расходом
воды Q, м3/с; объемом годового стока IF, м3; модулем
отока М, л/с с 1 км3, либо слоем стока А, мм.
Расчет среднего годового стока различной обеспе-
ченности проводится методом, изложенным в «Указа-
ниях по определению расчетных гидрологических ха-
рактеристик* (СН 435-72).
При наличии гидрометрических наблюдений доста-
точной длительности расчетные значения годового сто-
ка определяют по кривой обеспеченности, параметры
которой — средний многолетний сток, коэффициент ни-
где Qt средний годовой сток с порядковым в ряде ‘
наблюдений номером
п — число лет гидрометрических наблюдений.
Коэффициент изменчивости С9 для среднего годо-
вого стока за и лет определяется по формуле
С* = И ~п-1 . (2.4).
где А—модульный коэффициент, или отношение каж-
дого среднегодового расхода Qt к среднему
расходу Qo ряда, т. е. A=Q</Q0.
При отсутствии гидрометрических наблюдений вели-
чины среднего многолетнего стока и коэффициента из-
менчивости определяют согласно СН 435-72.
Коэффициенты изменчивости годового стока опреде-
ляют также.по эмпирическим формулам, значения па-
раметров в которых принимаются по данным рек-ана-
логов. Для равнинных рек с площадями водосборов от
1000 до 50000 км2 при отсутствии на водосборах озер
с суммарной площадью, превышающей 3% площади
водосбора, значение коэффициентов изменчивости
быть определено по картам изолиний.
может
подбо-
ра исходя из условия наилучшего соответствия анали-
тической и эмпирической кривой обеспеченности.
Коэффициент асимметрии годового стока уста-
навливают по отношению его к коэффициенту измен-
чивости С9 для рек-аналогов. При отсутствии аналогов
это соотношение принимают равным:
а) для зоны избыточного и переменного увлажнения
(арктической, тундровой, десной, лесостепной и степ-
ной) С.«=2Сс;
б) для зоны недостаточного увлажнения (сухостеп-
ной, пустынной) С>=(1-~1,5) Сг; для наиболее засуш-
ливых районов Св«1,5С»,
Д Внутригодовое
распределение стока
Внутригодовоо распределение стока устанавливает-
ся методами, язлажеяныыи в СН 435-72.
При наличии гидрометрических наблюдений за пе-
риод не менее 10 лет распределение стока вычисляют
по аналогии с распределением стока в реальном году -
при соответствующей компоновке сезонов. При отсут-
ствии идш недостаточности (менее 10 лет) гидрометри-
ческих наблюдений внутригодовое распределение стока
ным зависимостям параметров внутригодового распре-
торов.
В. Максимальный сток
Расчеты максимальных расходов воды при поло-
водьях и паводках выполняются в соответствии с
«Указаниями по определению расчетных гидрологиче-
ских характеристик» (СН 435-72).
14
РАЗДЕЛ I. Общие вопросы проектирования водоснабж^-----
При наличии гидрометрических наблюдений расчет-
ные значения максимальных расходов талых вод и
дождевых паводков определяют ио кривой обеспечен-
ности, параметры которой вычисляют по формулам
(2,3) и (2.4). Расчетные гидрографы в этом случае
строят по моделям наблюдавшихся половодий (павод-
ков) в расчетном створе или на реке-аналоге. При от-
сутствии гидрометрических наблюдений расчетные
максимальные расходы весеннего половодья и паводков
определяют по эмпирическим формулам, рекомендуе-
мым Указаниями в зависимости от географических ус-
ловий района и площади водосбора. Координаты рас-
четного гидрографа половодья (паводка) в этом слу-
чае вычисляют по типовому уравнению.
Г. Минимальный сток
Расчетные минимальные расходы воды рек, опреде-
ляемые. для зимнего и летне-осеннего сезонов, включа-
ют следующие характеристики: минимальный * средне-
суточный расход и минимальный среднемесячный расход
за календарный месяц или за 30 дней с наименьшим
стоком. Расчет характеристик производится по мето-
дам, рекомендуемым СИ 435-72.
При наличии гидрометрических наблюдений расчет-
ные минимальные расходы воды находят по кривым
обеспеченности. Параметры кривых обеспеченности
минимальных расходов воды определяют методами, ре-
комендуемыми СН 435-72. При отсутствии гидромет-
рических наблюдений минимальные средние месячные
(30-дневные) расходы воды определяют:
а) для средних рек—по картам минимального сто-
ка 80%-ной обеспеченности;
б) для малых рек —по эмпирическим формулам.
Д. Максимальные и минимальные уровни
различной обеспеченности
Расчетные максимальные уровни воды определяются
методами, изложенными в СН 435-72.
Расчетные наивысшие уровни воды при наличии
данных гидрометрических наблюдений определяют по
эмпирической кривой обеспеченности наивысших уров-
ней воды, относящихся к фазово-однородным условиям
режима реки или озера. Расчетные наивысшие уровни
воды для свободного состояния русла при недостаточ-
ности или отсутствии наблюдений находят по макси-
мальному расходу воды расчетной вероятности превы-
шения и по кривой расходов которая стро-
ится по гидравлическим и морфометрическим характе-
ристикам русла реки в рассматриваемом створе. При
наличии ледовых явлений и возможности заторов в
значения уровней, полученные по кривой
™ НаинизшиГрасчетные уровни при наличии или от-
CVTCTBШданных наблюдений определяют теми же ме-
S ЧТО и наивысшие уровни. При определении
минимального расчетного уровня по кривой расходов
учитывают деформацию русла реки в рассматриваемом
створе.
Е. Сток взвешенных
и влекомых наносов
Пои наличии гидрометрических наблюдений (15 лет
и более) параметры кривой обеспеченности твердого
стока взвешенных наносов, а именно среднего много-
летнего расхода взвешенных наносов Ко, кг/с, коэффи-
циента вариации и коэффициента асимметрии С3,
определяют так же, как и параметры годового стока»
воды т е. по имеющимся данным ряда наблюдений.
По данным наблюдений также устанавливают пре-
дельные значения мутности для отдельных месяцев,
декад и суток. При отсутствии наблюдений средний
многолетний расход наносов рек рекомендуется нахо-
дить умножением среднего многолетнего расхода воды
на среднюю мутность, полученную по карте мутности
или по реке-аналогу. Карты мутности приведены в
«Указаниях по расчету заиления водохранилищ при
строительном проектировании» (Л., Гидрометеоиздатг
1973). .
Ж. Толщина льда в водоемах
Толщину льда на реках, озерах и водохранилищах в
течение зимы определяют по имеющимся данным систе-
матических измерений. При отсутствии этих данных
толщину льда (под снежным покровом) на реках ре-
комендуется вычислять по формулам Ф. И. Быдина:
Л = 2/2/;
hu = 11 /2Г,
где h и йи — толщина льда в конце рассматриваемого
периода и на последнее число месяца;
Sf и ST — суммы отрицательных среднесуточных и
среднемесячных температур воздуха (счи-
тая с момента начала льдообразования
осенью), определяемые по данным наблю-
дений ближайшей метеорологической
станции.
Для водохранилищ и озер величина толщины льда,,
вычисленная по приведенным выше формулам, умно-
жается на коэффициент, равный 1,15.
ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ
ЗА, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ.
ПОДЗЕМНЫХ ВОД В СССР
Подземные, воды широко используются
водоснабжения. В отличие от поверхностных
для нужд
земные воды распространены на значител^х^адода-
й„„ве тре6уют транспортирования на большие рас-
стояния; яадяются благоприятными в санитарном от-
ношении, обладают низкой и устойчивой температурой
ГЛАВА 3.
КАК ИСТОЧНИКИ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
и использованы без дорогостоящей очистки
того РпиНТ^п.;?ЛЯ хозяйственн°-питьевых целей; кроме
воемя ЧИ аащищены от опасных воздействий в военное
СССР^^а^. В0Ды РаспРеДе-яяются на территории
неравномерно.
Союяа^ггп «Осцов водного законодательства
ным Советом СССР3”ы?о£еспублик>’ принятых Верхов-
ом кдх₽ в 1971 г., использование подземных
Глава 3. Подземные воды как источники водоснабжения
уод питьевого качества для нужд, не связанных с пить-
евым и бытовым водоснабжением, как правило не
допускается. Только в районах, где отсутствуют необ-
ходимые поверхностные водные источники и имеются
достаточные запасы подземных -вод питьевого качества,
органы по регулированию использования и охране вод
moi ут разрешать использование этих вод для целей, не
^вязанных с питьевым и бытовым водоснабжение?»!.
Порядок использования и охраны подземных вод на1
территории СССР установлен постановлениями СМ
СССР № 1036 от 4 сентября 1959 г> «Об усилении Го-
сударственного контроля за использованием подземных
вод п мероприятиях по их охране» и № 425 от 22 ап-
реля 1960 г. «О мерах по упорядочению использования
и усилению охраны водных ресурсов СССР».
При проектировании и сооружении водозаборов под-
земных вод водопотребители и проектно-изыскательские
организации должны руководствоваться «Положением о
порядке использования и охране подземных вод на
территории СССР»? разработанным на основе указан-
ного постановления СМ СССР № 1036 от 4 сентября
1959 г. и утвержденным Главным государственным сани-
тарным инспектором СССР (6 апреля 1960 г.) и Минис-
терством геологии и охраны недр СССР (18 апреля
1960 г.).
3.2. ТИПЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
В зависимости ,от условий залегания и гидродина-
мических особенностей подземные воды разделяются на
верховодку, грунтовые и артезиан-
ские (табл. 3.1).
В северных и северо-восточных районах СССР, на-
ходящихся в пределах зоны многолетней (или «веч-
ной») мерзлоты, подземные воды подразделяются на
три типа: надмерзлотные, залегающие над
толщей многолетней мерзлоты, служащей для них во-
доупором; м еж мер з л отны е, заключенные внутри
толщи многолетней мерзлоты; подмерзлотные,
находящиеся ниже толщи многолетней мерзлоты. Глав-
ное значение для водоснабжения имеют надмерзлотные
и межмерзлотные воды, к которым относятся, напри-
мер, подземные воды, проходящие в трещиноватых
осадочных и изверженных породах Алданского района
и в аллювиальных отложениях речных долин в север-
ных районах европейской части страны и Сибири (Вор-
кута, Норильск, Леш.-Колымский район), а также в
южных районах Восточной Сибири и Дальнего Востока
(Прибайкалье, Забайкалье и др.). Подмерзлотные воды
используются преимущественно в краевой части области
многолетней мерзлоты, где мощность последней неве-
лика (районы Воркуты, Прибайкалья, Забайкалья
и'др.).
3.3. КЛАССИФИКАЦИЯ
ЗАПАСОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Запасы (ресурсы) подземных вод подразделяются
на естественные и эксплуатационные.
Естественные запасы включают объем воды, заклю-
ченный в порах и трещинах горных пород (так назы-
ваемые статические и упругие запасы), н
расход вод, протекающих через рассматриваемое сече-
ние (створ) водоносного пласта (динамические
Эксплуатационные запасы определяют практические
возможности отбора (эксплуатации)
характеризуют собой количество воды,
быть получено из пласта рациональными ®
экономическом отношении водозаборными С^РУ
ми при заданном режиме эксплуатации и во’
ды, удовлетворяющем требованиям потребителей в
течение расчетного срока водопотребления.
ТАБЛИЦА ЭЛ
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПОДЗЕМНЫХ вод
Тип подзем- ных вод Условия залегания Особенности режима. Качество воды. Возмож- ность практического использования для целей водоснабжения
Верховодка (безнапорные) Залегают на не- большой глубине от поверхности земли в . эоне аэрации. Имеют небольшую мощность и локаль- ное распространение. Образованы в связи с наличием в зоне аэрации прослоек и I линз слабоводопронв- 1 цаемых пород (на- пример, суглинков и I глии), на поверхно- сти которых задер- живаются и скаплива- ются просачивающие- ся атмосферные осад- ки Водит временного* харак- Те^бычно слабоминералн- зованнме. ио часто содер- жащие органические сое- динения. Используются, как правило, лишь в сель- ской местности из отдель- ных неглубоких колодцев
Грунтовые
(безнапорные,
иногда с мест-
ным напором)
Залегают над пер-1 Источниками питания
вым от поверхности служат атмосферные
водоупорным пластом 1 осадки, «ыпадакицже не-
в разнообразных чет-1 посредственно на площа-
вертичных н дочег-1 ди распространения водо-
вертичных породах поеных горизонтов, а так-
йены в
альных
конусов
I. во I результате подтока воды
ьвых со стороны горных ыассн-
отложеянях. а также I вов ж из более глубоко
горизонтов.
вестняхи н доломи-1 вод являются межпласто*
тах) [ вые воды, перекрываю-
зи с чем основное пита-
ных пластов на поверх-
ность. Колебания уровня
скжх факторов. Годовая
паводков.
По химическому соста-
ву обычно удовлетворяют
требованиям, предъявля-
емым к источникам хо-
зяйственво-питьевого во-
доснабжения.
Широко ИСПОЛЬЗУЮТСЯ
во всех районах СССР
Артезиан-
ские (напор-
ные)
Приурочены к во-
доносным пластам
различного литологи-
ческого состава (пес-
кам. песчаникам, из-
вестнякам в Др9. пе-
рекрытым сверху и
снизу слабоводолро'
видаемыми породами.
Заполняют весь во-
доносный пласт, за-
ключенный между
сл ьбоводопровнпаемы •
мн слоями. Серея
водоносных пластов,
Для артезианских вод
Принято выделять обла-
сти; питания (на участ-
ках выхода водоносных
пластов на поверхность
или ее глубокого залега-
ния, где они могут по-
полняться атмосферными
осадками), циркуляции (в
то! частя пластов, где
они изолированы слабом)-
допроницаемыми слоями
от атмосферы) и разгруз-
ки дыи стока (на участ-
ках выклинивания арте-
4
le
Продолжение табл. S.t
Тип подзем-
ных вод
Условия залегания
Особенности режима.
Качество воды. Возмож-
ность практического
использования для
целей водоснабжения
группы, подлежащие отдельному подсчету, утвержде-
НИЮ и учету1- использование которых в настоя-
баЛto экономически целесообразно и которые
шее вРе*'*япо^°”ворять требованиям к качеству воды
Чествующего назначения и заданным условиям ре.
жима эксплуатации;
Артезиан-
ские (напор-
ные)
пяпемежаюшихся со I энанских вод на дневную
перемежающихся со плпРП1НОсть дли в по-
ел абопроннцаемы мн поверхность кн н
слоями, при сникли- верх^ны £в ь.
вальком. “УльД°°б- “5 Остановке вследст-
разном их залегании ной оостано из
образует артезианские вне перетек другой
бассейны, а при мо- одного пласта ару нх
™Л-аартези“нс^еГа’ ^водопроницаемые
^о7ы мои указанные три об-
склоны ласти часто могут занн-
I мать различные участки
I на всей площади рас-
I пространення водоносных
I пластов.
Источники питания ар-
тезианских вод — те же,
что я грунтовых, но фор-
мируются они в течение
более длительного време-
ни.
Колебания уровня арте-
зианских вод, как прави-
ло, незначительны.
В верхней зоне актив-
ного водообмена с атмо-
сферой артезианские во-
ды обычно слабоминера-
лизованные.
Широко используются
во многих районах СССР.
Наиболее крупными ар-
тезианскими бассейнами
в4 СССР являются Мос-
ковский, Днепровско-До-
нецкий, Западно-Сибир-
ский и др.
Наряду с этим во мно-
гих районах выявлены
артезианские бассейны
ограниченных размеров
(например, артезианские
бассейны Центрального и
Северного Казахстана,
бассейны
размеров
Размеры эксплуатационных запасов зависят от есте-
ственных ресурсов, но не равны им, так как ввод в
действие водозаборных сооружений нарушает водный
баланс, формирующийся в естественных условиях. Об-
разование в области влияния водозаборного сооруже-
ния зоны пониженных напоров (воронки депрессии)
создает благоприятные условия для привлечения в
сурсов из поверхностных водных источников и нз дру-
гих горизонтов. Благодаря этому эксплуатационные за-
пасы в большинстве случаев превосходят естественные
ресурсы подземных вод.
В общем виде эксплуатационные запасы Qa (м3/сут;
л/с и т. д.) выражаются следующим уравнением:
Q»=Q, + Qeon. (3.1)
где Q.—часть естественных запасов, нспользуемых во-
дозабориым сооружением;
Одов—дополнительные количества воды, принлекае-
мые в процессе эксплуатации водозаборных
сооружений.
Схема классификации запасов подземных вод с уче-
том дополнительных источников питания водоносного
пласта в процессе эксплуатации водозаборов показана
на рис. б. 1.
Эксплуатационные запасы подземных вод по их на-
роднохозяйствениому значению подразделяются на две
Рис. 3.1. Классификация запасов подземных вод
забалансовые, использование которых в на-
стоящее время экономически нецелесообразно вследст-
вие малого их количества, низкого качества и особо
сложных условий эксплуатации, но которые могут рас-
сматриваться в качестве потенциального источника для
использования в будущем.
В зависимости от степени разведанности, изученно-
сти качества и условий использования эксплуатацион-
ные запасы подземных вод подразделяются на четыре
категории — А, В, Ci и С2.
Наиболее высокой степенью изученности и надежно-
сти характеризуются запасы по категориям А и В, на
основе которых производится проектирование водоза-
боров на стадии техпроекта и рабочих чертежей. В от-
дельных случаях, по специальному разрешению ГКЗ,
при этом учитываются также запасы по категориям
Сь В общем же категориями Ci и С2 оцениваются пер-
спективы использования подземных вод; этими катего-
риями обосновываются проектные проработки при со-
ставлении ТЭО и схемы водозаборов подземных вод.
3.4. СВЯЗЬ ПОДЗЕМНЫХ
И ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД.
УРАВНЕНИЕ БАЛАНСА
Наземные воды тесно связаны с атмосферой и по-
верхностными водными источниками й являются одним
из важных элементов в общем водном балансе отдель-
ных районов, областей и всей страны в целом.
Сток подземных вод в реки составляет значительную
Долю от общего годового стока рек (например, для рек
европейской части СССР 20—25%). В сЫзи с этим при
па™™ запасо«? п°Дземных вод крупных регионов, вклю-
в себя один али несколько речных бассейнов,
пя.иа^-?Чйтывать’ чт0 использование подземных вод в
ит»пГтХа’а^ЕадеТ!емЬ1х УРиииенНем (3.1), за вычетом
вращаемых и фильтрующихся в пласт количеств ’ во-
«иоааш^шк^ °?—5И,имеаеиию классификации аксплуатв-
запвсам Го9^*Рст®емкой камносии гго
М.. Щ>И ^°ВеТв Миннст’Р°а СССР.
Глава ?. Подземные воды как источники водоснабжения
ДЫ или так называемых «возвратных вод* должно пои
вести к соответствующему уменьшению открыло вод
него стока рек. С учетом этого общий водный батане
района (бассейна, региона) может быть выражен ^е.
дующим образом: еле-
<2о — Qc + Qn + Q* — <?воэвр, (з,2)
где Qo — количество осадков;
Qc — общий водный сток (поверхностный и под-
земный);
Qu — испарение;
Q э—используемые эксплуатационные запасы под-
земных вод, постоянно обеспечиваемые ин-
фильтрацией атмосферных осадков и фильтра-
цией из открытых водных источников;
Чвозвр — возвратные воды.
При оценке водообеспеченности локальных участков
влияние эксплуатации подземных вод на открытый
водный сток следует определять в зависимости от кон-
кретных геологических и гидрогеологических условий,
размещения водозаборных сооружений и длительности
их действия. В первый период эксплуатации водозабор
обеспечивается в основном естественными — стати-
ческими, упругими и динамическими — запасами дан-
ного пласта. Затем под влиянием откачки из водозабо-
ра привлекаются дополнительные количества воды из
атмосферы и соседних водоносных горизонтов и, на-
чиная с некоторого момента fn, когда влияние откачки
”““°аемых инфильтрационными сооружениями, обес-
печивает возможность увеличения дебита водозабора
б.з истощения естественных ресурсов пласта. При ин-
фильтрации «сырая» вода освобождается от твердых
м3ЛТ*еННЫХ ча.стиц и бактериальных загрязнений; из-
меняется в ней также и содержание некоторых небла-
топриятных химических веществ (например, эмульги-
рованных нефтепродуктов, железа и т.д.) и об-
разом улучшается качество «сырой» воды.
3.5. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ
И СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ВОДОЗАБОРОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Основными задачами проектирования водозаборов
подземных вод являются:
а) выбор типа, схемы
насосного оборудования и
ций;
и констру
ЛИЗ
з водозабора.
связывающих коммуняка-
б)^ расчет производительности водозабора и пони-
жений динамического уровня как в самом водозаборе»
так и в зоне его влияния в течение намечаемого срока
эксплуатации;
в) прогноз качества подземных вод и составление
проекта зон санитарной охраны, а в случае необходи-
мости— также и специальных мероприятий по защите
подземных вод от загрязнения бытовыми, производст-
венными и сельскохозяйственными сточными водами;
распространится - до поверхностных источников, все
большую роль начинает играть поступление воды из
этих источников (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Изменение запасов подземных вод в процессе
, эксплуатации водозаборов
Q , Q , Q _________естественные запасы данного^ пласта (соот*
ветственнс? сгг^гнческ-ие, упругие и динамические), Здор зет а
сы, перетекающие из соседжих пластов; Qp— запасы, постум-
кмцие из поверхностных водных источнике®
В ряде случаев при проектировании
вают искусственное пополнение эксплуатаци в
пасов подъемных вод на водозаборах. Дляг™пйц
устраивают системы открытых бассейнов,
скважин, шахтных колодцев, в которые под
»КГЬ.р№. — Д
рой» воды в водоносный пласт из этих соору
г) оценка возможного влияния проектируемого во-
дозабора на существующие водозаборы, а также на
окружающую природную обстановку и экологические
условия;
д) составление сметы, технико-экономическая оцен-
ка конкурирующих вариантов и выбор оптимального
варианта водозабора.
’ Водозаборы подземных вод» как и другие объекты
промышленного строительства, могут проектироваться
в две стадии (технический проект и рабочие чертежи)
или в одну стадию (техво-рмбсчий проект). Для слож-
ных объектов проектированию предшествует составле-
ние ТЭО, схемы комплексного использования в охра-
ны водных ресурсов данного района.
Для обоснования проектов водозаборов подземных
вод выполняются комплексные изыскания с освещени-
ем следующих вопросов:
а) физико-географические условия района (климат,
рельеф, растительность);
б) гидрологический режим открытых водных источ-
ников (рек, озер, водохранилищ* каналов), связанных с
подземными водами;
г) условия залегания водоносного пласта и его раз-
меры в плане и в разрезе;
д) состав» водопроницаемость» водоотдача и пьезо-
пДд^ плат, характер
Jw плплпями и Фильтрационные свойства последних,
-у «. е
водотоками И водоемами, глувви» эалега™ * *°р“
пьезометрической поверхности я другие параметры, не-
Хдимые для проектирования и расчетов водозабора;
е) качество подземных вод (физические с80”т??’
химический состав, показатели бактериального и хи-
мического загрязнения) данного воа°^но™ ?{£!£££
я окружающих его горизонтов, а также поверхностных
В0Дж) санитарные условия района размещения водоза-
бора- ПигТГТ .
водоснабжение
РЛЗИ1.11.
Объем и детальность изыскательских > л^
навливаются в зависимости от размере
ВИЯ И СЛОЖНОСТИ Природных условии. с
Качество подземных вод оценивается по ~ ‘
учетом конкретных требований водопотребителеи.
ответствии с этим выполняются необходимые
химические и бактериологические анализы воды.
п пачп с тем что подземные воды, как и поверхно-
в ^сто оказываются под угрозой загрязнения
стные, чаете> проектировании следует Обра.
сточными 00Д н ; пе „а материалы, освещающие ус.
щаТЬЛ™зацип и складирования стоков и отходов
ловпя канал! абору промышленных предприятий
аЛтаЖкже на возможность загрязнения подземных вод ад
других источников.
ГЛАВА4
САНИТАРНАЯ ОХРАНА ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
хозяйствен-
4.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Санитарная охрана источников водоснабжения име-
ет следующие цели: . ,• ппя
обеспечение населения доброкачественной водой для
хозяйственно-питьевых нужд в К7оИЧтгДя
и соответствующей требованиям ГОСТ 28/4—/8 «пода
питьевая»; ,
предупреждение загрязнения источников водоснао-
жения и изменения качественного и количественного
состава воды этих источников;
установление условий и проведение мероприятии,
допускающих использование водоемов для
но-питьевых целей;
охрану всех водопроводных сооружений
ний, которые могут вредно отразиться на
количестве подаваемой населению воды.
Для обеспечения этих целей согласно
санитарной охране водопроводов и источников водо-
снабжения (постановление ЦИК и СНК СССР
№ 96/834 от 17 мая 1937 г.) и Основам законодатель-
ства Союза ССР и союзных республик о здравоохране-
нии (ст. 25) для всех водопроводов хозяйственно-
питьевого назначения и их источников устанавливается
зона санитарной охраны.
от наруше-
качестве и’
Закону о
4.2. ЗОНА САНИТАРНОЙ ОХРАНЫ
В каждом населенном пункте СССР, в котором
нмёется нлн проектируется водопровод общего пользо-
вания или водопровод для технических целей, но ис-
пользуемый также и для обслуживания населения,
обязательно устанавливается зона санитарной охраны
открытых и подземных источников водоснабжения, пи-
тающих данный водопровод. Зона санитарной охраны
должна также включать подводящий канал, площадки
водопроводных сооружений и водоводы.
Зона санитарной охраны делится на два пояса, в
каждом из которых устанавливается особый режим,
исключающий возможность загрязнения, а также ухуд-
шения качественного состава воды как в самом источ-
нике, так и в водопроводных сооружениях.
Для источников водоснабжения зона санитарной
охраны должна состоять из первого и второго поясов*
для водозаборных сооружений и площадок водопровод-
ных сооружений—из первого пояса; для водоводов —
из второго пояса.
Зона санитарной охраны должна проектироваться
на основании обследований: санитарного и гидрологи-
ческого—для поверхностных источников; санитарного
и гидрогеологического — для подземных источников-
санитарного и ииженерно-гидрогеологиче^го-д?я
площадок водопроводных сооружений. При проектиро-
йзнии зон санитарной охраны должны соблюдаться
требования СНиП 11-31-74 ^Водоснабжение».
н Проект зоны санитарной охраны и санитарные ме-
роприятия проводимые в зоне, подлежат согласова-.
Нию с органами санитарно-эпидемиологической службы.
4.3. УСТАНОВЛЕНИЕ ГРАНИЦ ПОЯСОВ
ЗОНЫ САНИТАРНОЙ ОХРАНЫ
Л. Для поверхностных
источников водоснабжения
Границы первого пояса зоны санитарной охраны
реки или водоподводящего канала устанавливают в за-
висимости от местных санитарно-топографических и
гидрологических условий, но во всех случаях они дол-
жны быть:
вверх по течению — не менее 200 м от водозабора;
вниз по течению — не менее 100 м от водозабора;
по прилегающему к водозабору берегу—не менее
100 м от линии уреза воды при наивысшем ее уровне;
в направлении от прилегающего к водозабору бере-
га в сторону водоема: при ширине реки или канала
менее 100 м—вся акватория и противоположный берег
шириной 50 м от уреза воды при наивысшем ее уров-
не; при ширине реки или канала более 100 м—поло-
са акватории шириной не менее 100 м. ,
Границы первого пояса зоны санитарной охраны
водохранилища или озера, используемого в качестве
источника водоснабжения, устанавливаются в зависи-
мости от санитарно-топографических, гидрологических
и метеорологических условий и должны быть:
ши110 акватории во всех направлениях — не менее
100 м от водозабора;
210 прилегающему к водозабору берегу — не менее
юо м от линии уреза воды при наивысшем ее уровне.
При водозаборах ковшового типа в границы перво-
пояса включается вся акватория ковша.
ПА«»^НЙ11Ы ВТ0Р0Г0 пояса зоны санитарной охраны
канала, являющихся источником водоснабже-
aorrnJL аяавливают с учетом источников загрязнения
жим «г%стойкими химическими веществами; они дол-
жны оыть:
течетаю— исходя из пробега воды от гра-
обеотеченности пводпозабоРа при расходе воды 95%-ной
в с₽ок не менее 3 сут для III и IV
матич₽™т^КИХ зои и не Менее 5 еут для I и II кли-
стным^^ппп °Н/ на Этой основе применительно к ме-
дрологическим условиям на водоеме можно
Глава 4. Санитарная охрана источников водоснабжения
1»
определить расстояние L от водозабора до
границы зоны санитарной охраны по формуле
L = v tt
верхней
В. Для площадок
водопроводных сооружений
где v — скорость течения, м/с;
t минимально необходимый
гического самоочищения
климатической зоны (3 или 5 сут) *
вниз по течению —не менее 250 м; ’
боковые границы — по водоразделу.
При наличии в реке подпора или обратного тече-
ния расстояние нижней границы второго пояса от во-
дозабора надлежит устанавливать в зависимости
гидрологических и метеорологических условий.
Границы второго пояса зоны санитарной
водохранилища или озера, используемых в
источника водоснабжения, надлежит устанавливать ис-
ходя из продолжительности
до водозабора в течение не
мальной скорости течения и
ровых течений.
При наличии судоходства в границьТ второго пояса
должна включаться акватория, прилегающая к водо-
забору в пределах фарватера.
В пределах границ второго пояса зоны санитарной
охраны должно быть обеспечено качество воды в соот-
ветствии с требованиями ГОСТ 2761—57
централизованного хозяйственно-питьевого
ния. Правила выбора и оценки качества»
нии от водозабора:
для проточных источников — не менее 1
течению;
период бактериоло-
для определяемой
от
охраны
качестве
протекания воды от них
менее 5 сут при макси-
с учетом стоковых и вет-
«Источники
водоснабже-
на расстоя-
км вверх по
для непроточных источников и водохранилищ — не
менее 1 км в обе стороны.
Граница зоны санитарной охраны площадки водо-
проводных сооружений совпадает с ограждением пло-
щадки и устанавливается на расстоянии:
гг стен запасных и регулирующих емкостей, филът-
ов5 контактных осветлителей и насосной ста
еиее 30 м;
Ши
от стен других помещений (отстойников, бытовых
помещений, реагентного хозяйства, склада хлора и
Др.)—в соответствии с требованиями главы СНиП
I I-М Л-71 «Генеральные планы промышленных пред-
приятий, Нормы проектирования»;
от стен или конструкций ствола в одон ятюриыу ба-
шен— не менее 10 м.
При расположении водопроводных сооружений на
площадке промышленного предприятия расстояше от
этих со ору жени й до ограждения допускается уменьшать
по согласованию с органами санитарно-эпндемнологиче-
скои службы, но не менее чем на Юм.
Санитарно-защитную .зону между площадками стан-
ции очистки и промышленными предприятиями нл^ле-
жит устанавливать такой же, как и для населенных
пунктов, в зависимости от класса вредности производ-
ства и в соответствии с требованиями СН 245-7! «Сани-
тарные нормы проектирования промышлежых пред-
приятий».
Если на площадке станции очистки воды имеется
расходный склад хлора, сатштарно-защитна я зона до
жилых зданий, общественных зданий и водоемов долж-
на быть не менее 300 м.
от загрязнения и
условий на расстоянии от водоза-
надежно перекрытых водонепрони-
(сплошное залегание гранита, плот-
извеошяка или глины), — не менее
Б. Для подземных
источников водоснабжения
Границы первого пояса зоны санитарной охраны
для подземных источников водоснабжения устанавли-
ваются в зависимости от степени защищенности водо-
носных горизонтов, с поверхности
гидрогеологических
бора:
для горизонтов,
цаемыми породами
iHOTO песчаника и
30 м;
для горизонтов, перекрытых водопроницаемыми по-
родами (песок, супесь, гравий, галечник, трещийова-
тые мел и известняк), — не менее 50 м.
Для одиночных подземн&х водозаборов, которые
располагаются на территории объекта, исключающего
возможность загрязнения почвы, расстояние от них до
ограждения допускается уменьшать соответственно до
15 и 25 м.
При использовании в качестве источника водоснаб-
жения инфильтрационных дод в границы первого по-
яса зоны санитарной охраны необходимо включать
прибрежную территорию между водозабором и водо-
Границы второго пояса зоны санитарной охраны
необходимо устанавливать исходя из санитарных и
гидрогеологических условий. При этом должны Умы-
ваться условия питания4 водоносного горизонта, а так-
же возможность и условия загрязнения используемого
водоносного горизонта вследствие связи его с
постными водами или с другими водоносными гори-
3°НПриИ’наличии гидравлической связи,водоносного го-
ризонта с открытыми водоемами „мжен
участок водоема, питающего этот
быть включен во второй пояс зоны санитарной охраны.
Г. Для водоводов
Зону санитарной охраны водоводов, проходящих
по незастроенной территории, надлежит предусматри-
вать в виде полосы, шириной в обе стороны от край-
них линий:
при отсутствии грунтовых вод или движении нх от
водоводов при диаметре водоводов до 1000 мм—10 м
и при диаметре водоводов более 1000 мм — 20 к;
при движении грунтовых вод в направления к во-
доводам независимо от нх диаметра — 50 м.
Ширину полосы зоны санитарной охраны для водо-
водов, проходящих по застроенной территории, допу-
скается уменьшать.
4.4. САНИТАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ,
ПРОВОДИМЫЕ В ЗОНЕ
САНИТАРНОЙ ОХРАНЫ
Санитарные мероприятия, намечаемые для проведе-
ния в зоне санитарной охраны, разрабатываются на
основании результатов изучения и выявления.
объектов, неблагополучных и опасных в санитар-
ном отношении;
характера загрязнения водного источника, его спо-
собности к самоочищению и гидрологических условий,
способствующих распространению загрязнения,
характера эксплуатации водного источника и свя-
занной с ним территории, на которой расположены на-
селенные пункты, промышленные ггоедприятня и другие
20
^типования водоснабжения
РАЗДЕЛ I. Общие вопрось^роект^-----------------
объекты, как в период обследования, так и при пер-
спективном развитии рассматриваемого района.
Основные санитарно-технические мероприятия * и
обязательный для соблюдения режим намечаются кон-
кретно для каждого пояса зоны санитарной охраны с
указанием их перечня и сроков выполнения.
быть благоустроены для предохранения почвы и источ.
Job водоснабжения от загрязнения. При отсутствии
аружно/ канализации надлежит предусматривать уст.*
пойстао водонепроницаемых выгреоов и водОНепрони.
цаемых полов в скотных дворах, конюшнях с органи-
зованным вывозом нечистот и навоза.
Бытовые и производственные сточные воды, выпус-
ктемые в водоемы, расположенные на территории вто-
рого пояса, должны иметь повышенную степень очи-
Л. На территории первого пояса зоны
санитарной охраны
источника водоснабжения и площадок
водопроводных сооружений
Территорию первого пояса зоны источника водо-
снабжения, площадок водопроводных сооружений, а
также участков водоподводящих каналов в пределах
населенного пункта ограждают, очищают от строи-
тельного мусора, оборудуют путями сообщения и про-
ходными будками и озеленяют. Высота ограждения
принимается 1,6—2 м вне населенных пунктов и 1,2—
1,6 м в населенных пунктах и на территории предпри-
ятий. Вдоль изгороди на видных местах устанавлива-
ют опознавательные знаки. На изгороди предусматри-
вают охранное освещение. Территория первого пояса
охраняется круглосуточно.
Акваторию первого пояса ограждают бакенами. На
судоходных водоемах над оголовками водозаборов ус-
танавливают бакены с освещением. На границе зоны
санитарной охраны водопроводящих каналов вне насе-
ленных пунктов устанавливают столбы-указатели.
Территория первого пояса должна быть спланиро-
вана с организацией отвода поверхностного стока за
ее пределы. Проезды отмащиваются и асфальтируются.
Разведочные скважины, шурфы, колодцы, расположен-
ные на территории первого пояса, тампонируются. ,
Здания, находящиеся на территории первого пояса
зоны санитарной охраны, должны быть канализованы.
Пр® отсутствии наружной канализации уборные сле-
дует оборудовать водонепроницаемыми приемниками' и
располагать в местах, исключающих загрязнение тер-
ритории первого пояса при вывозе нечистот.
На территории первого пояса зоны санитарной ох-
раны запрещается:
постоянное и временное проживание людей;
использование территории для каких-либо хозяйст-
венных целей (содержание скота, домашней птицы, за-
стройка, распашка под огороды);
уск сточных вод, свалка мусора, наврза и нечи-
стот, купание, водопой и выпас скота, стирка белья
рыбная ловля;
и других сооружений, не
водопровода;
закладка карьеров для
давшей, ям, канав, каналов
связанных с эксплуатялгирй
добычи перса, глины и пр.
Б. На территории второго пояса зоны
санитарной охраны источника
водоснабжения и площадок
водопроводных сооружений
_гаады строительства на территории второго по-
яса зоны санитарной охраны подлежат согласованию
€ °^гаяами сянитарио-эпндеагеологической службы
ныхТ<^?Я?И«^0“ЫШЛеНЙЫХ предприятий, населен-
ных пунктов, животноводческих комплексов должны
СТКПои использовании в качестве источников водоснаб-
ження каналов, рек и водохранилищ должны преду.
сматриваться периодическая очис1ка их от отложений
ила и удаление водной растительности.
Использование химических методов борьбы с зара.
станием каналов и водохранилищ допускается лишь в
случае применения препаратов, разрешенных органами
санитарно-эпидемиологической службы.
Места переправ, мостов и пристаней, а также места
для разведения птицы, купания и стирки белья долж-
ны быть точно установлены.
При наличии судоходства намечаются мероприятия
по предупреждению загрязнений, вносимых речным
транспортом (оборудование судов специальными уст-
ройствами для сбора бытовых, подсланевых вод и
твердых отбросов, на пристанях оборудование слив-
ных станций и приемников для сбора твердых отбро-
сов, оборудование брандвахт приемниками для сбора*
нечистот).
Бурение новых скважин и разработка полезных ис-
копаемых с нарушением защитного слоя под водонос-
ным горизонтом допускается только по согласованию
с органами санитарно-эпидемиологической службы.
Для территории второго пояса зоны санитарной ох-
раны источника водоснабжения, а также для зоны са-
нитарной охраны водоподводящих каналов и водово-
дов надлежит предусматривать постоянную охрану.
На территории второго пояса зоны санитарной ох-
раны запрещается:
применение в прибрежной ЗОО-Ai полосе от уреза
воды ядохимикатов, органических и минеральных удоб-*
рений, а также авиахимичеокая обработка; v
организация стойбищ и выпас скота в прибрежной
полосе водоемов ближе 100 м от линии уреза воды
при наивысшем уровне;
расположение животноводческих ферм ближе 500 м
от линии уреза воды при наивысшем уровне;
расположение животноводческих ферм ближе 300 м,
стойбищ и выпаса животных ближе 100 м от границ
первого пояса зоны санитарной охраны для подземных
источников водоснабжения.
Запрещается укладка водоводов по территории сва-
лок, полей ассенизации, полей фильтрации, Ролей оро-
шения, кладбищ, скотомогильников, а также промыш-
ленных предприятий и животноводческих ферм.
Уборные, помойные ямы, навозохранилища, прием-
ники мусора, расположенные ближе 20 м от ближай-
шего водовода, должны быть перенесены в другое
место.
4.5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ЗОНЫ САНИТАРНОЙ ОХРАНЫ
30НЬ1 «янтарной охраны разрабатывается в
R %™Гадии: тонический проект и рабочие чертежи.
пп1гТД^’НЫХ слУчаях допускается выполнять проект в
- техно-рабочий проект.
ют™ пРоекта эоны санитарной охраны включа-
штся следующие материалы:
иы^но^^иаж»8” запи£Ка« содержащая: описание схе-
ское п°АР°бное санитррно-топографиче-
описание источника водоснабжения, площадок во-
Г лава 5. Химия воды
21
допроводных сооружений, трасс водоводов и тепой™
ри«. включенной в зону санитарной охраны- матмы
по гидрологии, гидрогеологии и климату; об^ваме
границ поясов зоны санитарной охраны; таблицы ана.
лизов воды; перечень санитарно-технических мероприя-
тии, несводимых для проведения в зоне санитарной
охраны, с определением сроков, исполнителей и
средств, материалы согласований и другие документы;
проект решения соответствующего исполкома Сове-
та депутатов трудящихся о зоне санитарной охраны
содержащий описание границ поясов зоны санитарной
охраны, описание санитарного режима и перечень са-
нитарно-технических мероприятий, подлежащих прове-
дению в зоне санитарной охраны с определением сро-
ков выполнения и ответственных лиц или организаций;
графические материалы, содержащие: схему района
расположения источника^ водоснабжения, площадок во-
допроводных сооружений и трасс водоводов с нанесем
наем границ поясов зоны санитарной охраны и очагов
загрязнений в масштабе 1: 50 000 — 1 : 100 000; планы
площадок водопроводных сооружений с указанием
границ первого пояса зоны санитарной охраны; гид-
рогеологические разрезы скважин для подземных ис-
точников водоснабжения; чертежи . благоустройства
территории в зоне санитарной охраны в соответствии
с санитарно-техническими мероприятиями, проводимы-
ми за счет строительства «водопровода.
Проект зоны санитарной охраны после положитель-
ного заключения органа санитарно-эпидемиологической
службы представляется хозяйственной организацией на
рассмотрение и утверждение соответствующим испол-
комом Совета депутатов трудящихся.
4.6. ВЫПОЛНЕНИЕ
С А НИТА РНО-ТЕХНИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИИ
В ЗОНЕ САНИТАРНОЙ ОХРАНЫ
Санитарно-технические мероприятия должны вы-
подняться:
в первом поясе зоны санитарной охраны источника
водоснабжения и площадок водопроводных сооруже-
ний и во втором поясе по трассам водоводов — за
счет строительства водопровода;
во втором поясе эоны санитарной охраны — за счет
предприятий, учреждений, организаций и отдельных
лиц, которые пользуются территорией, включенной во
второй пояс зоны санитарной охраны источника во-
доснабжения, или которые вызывают санитарное не-
благополучие на этой территории.
ГЛАВА 5
ХИМИЯ ВОДЫ
5.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Основными понятиями в химии воды, т. е. в химии
растворов, являются концентрация, активность, кон-
станта диссоциации и произведение растворимости.
Концентрация. Содержание растворенного вещества
в единице объемаили массы раствора называется кон-
центрацией. Наиболее употребительны следующие сис-
темы: объемная, массовая, молярная, моляльная, нор-
мальная.
Объемная концентрация С©б определяется числам
граммов (или миллиграммов) растворенного вещества,
содержащегося в 1 л раствора (г/л); массовая Сж —
числом тфаммов вещества в 100 г раствора (%); мо-
лярная См—числом молей вещества в 1л раствора
(моль/л); моляльшя См я — «слом молей вещества в
1 кг растворителя (моль/кг); нормальная Cg-~- числам
грамм-эквивалентов вещества в 1л раствора (г-эяа/л);
величина грамм-эквивалента в различных типах реак-
ций (ацидиметрических, оксидвметрическнх) изменяет-
ся и при этом меняется величина нормальной концент-
рации (табл. 54). Нормальная концентрация—част-
ФОРМУЛЫ ДЛЯ ПЕРЕСЧЕТА КОНЦЕНТРАЦИИ
Несомая канцентрацяя
Заданная концентра-
ция
Объёмная г/л
Массовая %
а
объемная
10 DQ
массовая
10D
полярная
ммяжьвжя
КЯРСрб
MdOOOD-Cqfl)
1000 С*
М(1(Ю —см)
аормаяьмя
Э
10 ОС
э~
И С
1000 с
э
1000 О — МСд
МСМ
Молярная Сдо» моль/л
цсм
10 D
1000 мос^
эаооо+мс^
1000 мс^
1000 4- М
Моляльная
моль/кт
10004-м
1000 М D
1000 4-МСМл
эс,
10 D
раешфеашго ««песты: Э - мммлевт-
мессе
эс„
Нормальная С.»
г-яхв/л “
плотмость распяоря» М в молекул яр ев я
эс,
м
1000ЭС,
MO000D — ЭСВ)
Условные обозначения? D —-
ая масса растворенного вещества.
22
РАЗДЕЛ I. Общие вопросы проектирования водоснаом спи я
ный случай эквивалентной,
жена в мг-экв/л, мкг-экв/л,
США и Англии), немецких
которая может быть выра-
мг/л по СаСОз (принята в
градусах (табл. 5.2).
Т А Б Л II Ц А 5,2
СООТНОШЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ
ЭКВИВАЛЕНТНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ
Нормальная концентрация, г-экв/л Искомая концентрация
мг-экв/л мкг-экв/л мг/л по СаСО3 немецкие гра- дусы
си 103С_ 0 10» Сн 5.10sCH 2,8-10*Св
Т А Б Л II Ц д 5з
ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ АКТИВНОСТИ
ИОНОВ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ 2543
Валент- ность иона Обозначе- ние коэф- фициента активно- сти Коэффициент активное! ГИ При JU
К)-3 2-10 3 5-10 3 о ю - О 2-10 ~ 5*10 2
1 Л 0,97 0,95 0,93 0,90 0,87 0,81
2 1 f II 0,87 0,82 0,7-1 0.66 0,57 0,44
3 fJII 0,73 0,64 0,51 0,39 0.28 0.15
Пользуясь объемной, молярной или нормальной
концентрацией" двух растворов не реагирующих друг с
другом веществ, можно определить концентрацию Сх
этих веществ в растворе, образовавшемся при их сме-
шении:
где Ci — моляльная концентрация ионов.
Для значений ц<5-10~2 коэффициенты активности
могут быть достаточно точно рассчитаны по формуле
Дебая—Хюккел я:
(5.8)
Константа диссоциации. Процесс диссоциации элек-
тролитов
Ki т
где Cj и С2 — концентрации растворов;
Vi и V2— объемы растворов.
АВ-А«+ + В"1-
(5.9)
При массовой концентрации формула
мает вид:
Cj /721 4“ ^2 ^2
тг + mz
(5.1) прини-
(5.2)
приводит к установлению равновесия, при котором ак-
тивности ионов А7714* и Вт~ и молекул АВ связаны
зависимостью
где и т2 — масса растворов.
азт~^ Скт+ f
аАВ Сдв
— ^АВ,
(5.10)
Если два раствора А и В с нормальной концентра-
цией СА и Св взаимно реагируют, то полнота взаимо-
действия достигается при соотношении
= Св/СА.
Концентрация образующегося вещества
СА^А св^в
** Va+V3 Va + Vb
(5.3)
АВ будет:
(5.4)
где Кав — константа диссоциации. При определении
константы Кав через активность ионов она сохраняет
свое постоянство в широком диапазоне изменения кон-
центраций (термодинамическая константа диссоциа-
ции); при определении через фактические концентра-
ции постоянство Кав характерно только для узкого
интервала (концентрационная константа диссоциации):
Если CaVa>CbVb, то в смешанных растворах ос-
тается избыток вещества А:
(5.П)
(5151
Активность. Константы, выведенные на основе за-
кона действия масс (константы диссоциации, произве-
дение растворимости и др.), устанавливают функцио-
нальную связь между активностями реагирующих ком-
понентов. Активность а (эффективная концентрация)
представляет собой фактическую концентрацию компо-
нента, умноженную на коэффициент активности:
Малые значения Кав характерны для слабых элек-
тролитов, большие — для сильных.
В уравнениях коцстант диссоциации концентрации
выражают в виде моляльных (или молярных).
Произведение растворимости. В насыщенном раство-
ре труднорастворимого электролита АВ соблюдаются
следующие соотношения между активностями ионов
Ат+ и Вт—.
a*=Cf.
(5.6)
Коэффициент активности йолекул
расчетов принимается равным 1; для
в большинстве
ионов.он зависит
от их валентности г и от общего солевого состава ра-
створа или его ионной силы (табл. 5.3). Ионная сила
ц определяется по формуле
и = 0,5 Ё С/2? >
1-1
(6.7)
авт— Am+ Вт~* — (5*12)
где константа ПРав— произведение растворимости
АВ. Произведение ПРав является постоянным в широ-
ком интервале изменения соотношений активности ио-
нов Ат+ и Вт~ и ионной силы раствора (термодина-
мическое ПР)\ при определении и Рав через концент-
рации (принимая f Ат+ И РАВНЫМИ 1) ЭТО ПОСТО-
ЯНСТВО не соблюдается (концентрационное ПР). Про-
изведение растворимости рекомендуется использовать
для бинарных (АВ) и тернарных (АВЯ) электролитов.
Растворимость Sab трудиорастворимого электролита
в чистой воде в первом приближении можно считать
Глава 5. Химия воды
23
равной только концентрации ионов, образующих моле-
кулу АВ (ионная растворимость $'АВ):
SAB « 5дВ = .13)
однако в растворе находятся также молекулы АВ кон-
центрация которых 3АВ определяется константой
диссоциации Кав и равна:
SAB = л'рав/Кав- (5.14)
Полная растворимость
1 Т7
SAB = SAB + SAB = J- К^РАВ + ~LAB- • (5.15)
'А Л АВ
В присутствии других электролитов соотношения
более сложные.
5.2. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
КАЧЕСТВА ВОДЫ
А. Ионы водорода Н+ и гидроксила ОН-
Грамм-эквивалент Н+=грамм -ион Н+=4,008; грамм-
эквивалент ОН“'=грамм-нон ОН~=17,007.
Присутствие Н+ и ОН~ в воде обусловлено ее элек-
тролитической диссоциацией
Н2О^н++ ОНП, (5.16)
для которой справедливо
ан+ аон—^нво» (5.17)
где Л’н.О —константа ионного произведения воды
(табл. 5.4).
ТАБЛИЦА 5.4
ЗНАЧЕНИЯ ~ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
Температура, °C ХН,О'11,14 Температура, °C ч КН,О‘10'4
0 0,114 50 5,474
10 0,292 60 9,614
1 80 35
25 1,008 100 57
30 1,1469 128 114
40 2,919
В чистой воде концентрации (молярные) Н+ и ОН*
равны. Учитывая их малые значения, принимаем fi«l;
тогда для температуры 22°С
с 4. =С. = l/’ior5’4 = Ю-7 . . (5.18)
Н 1 ОН У
Если в воду введены извне Н+ или ОН*, то кон-
центрацию противоположно заряженных ионов вычис-
ляют по формулам:
^н.о
ОН”
г. ДОП
где С . и
Н+ с»06 f? ’
ОН- '1
— концентрации Н+
добавленные к воде.
(5.20)
он-
н
Вместо величин активности Н+ или ОН- обычно
— '6 О 4- = pH;
П 4
(5.21)
~ ,g “он- = Р°Н- (5.22)
Тогда
-lg % - - * “он- = pH + РОН = - lg AHjO. (5.23)
Для температуры 22"'С
(5.24)
рН-рОН= 14.
Принято яользоватъся ТОЛЬКО ОДНИМ из этих ПОКЯ-
иададогЛвГ’в
чистой воде при 22 С ан4-=аон- = 10-» и, следова-
тельно,
pH — рОН = 7 (5.25)
(нейтральная среда); при pH<7 —среда кислая; при
рН>/—щелочная.
С изменением температуры положение нейтральной
среды на шкале pH меняется.
При 100°С
Сн+ = сон- = Г571агЧ4 =7-5->о"?; (5-26)
рН = рОН = — 1g 7.5- 10~г -6.12. (5.27)
Б. Ионы натрия Na*
Грамм-эквивалент Ка+«=грамм-вон Na+—2X990.
В природных водах N< тютипея жжлкмжтелыю в вк-
солесодержаяня воды повышается процентное содер-
жалне Na+ по отношению к другим катионам. Прак-
тически все соли Na хорошо растворимы в воде и
слабо сорбируются почвой и растительностью. Катионы
Na+ могут быть показателем (подтверждающим, но
не самостоятельным) возможного бактериального за-
грязнения воды, если одновременно повышается кон-
центрация ионов Cl* (NaCl содержится в высокой
концентрация в моче человека и животных).
В концентрациях встречающихся в природных зо-
лах, Na+ нетоксичны.
В. Ионы калия К+
Граым-эивявалеят К+=грамм-!гов К*—39,102.
В природных вадах К находи кд исключат елыю •
виде одновалентных катионов К+- Наряду со стабиль-
ном изотопом всегда присутствует радиоактяжыЛ изо-
топ К, обусловливающий естественную активность воды.
Практически все соли К хорошо растворены. Иовы
К+ хорошо сорбируются гуматиым почвенным комвлек-
сом и растительяостыо, ж поэтому, несмотря ва почта
одинаковое с Na* распространением в природе,
рация К* в природных вадах составляет в среднем
0,1—41,5 концентрации Na*.
Токсичностью ионы К+ ве обладают.
24 РАЗДЕЛ I. Общие вопросы проектирования водоснабжения
Г. Ионы кальция Са2+
Грамм-эквивалент Са2+=20,04; грамм-ион Са2+=
-40.08.
В природных водах Са находится исключительно в
виде двувалентных катионов Са24, в пресных — в
концентрациях до сотен мг/л. С повышением общего
солевого состава процентное содержание Са24 (по от-
ношению к другим катионам) понижается.
Хорошо растворимы хлорид, бикарбонат и первич-
ный фосфат, труднорастворимы гидроокись, сульфат,
карбонат и третичный фосфат. Растворимость
Са(НСО3)3 зависит от концентрации свободной СО2.
Са(ОН)з практически полностью диссоциирует только
по первой ступени; константа диссоциации по второй
ступени К!са(0Ы)- =4,27 <10~2. Произведения раство-
римости приведены в табл. 5.5.
ТАБЛИЦА 5.5
ПРОИЗВЕДЕНИЯ РАСТВОРИМОСТИ ГИДРООКИСИ,
СУЛЬФАТА И КАРБОНАТА КАЛЬЦИЯ
Температура, X X о 3*0 о. — х X о >с/з ' — g X ПР CaSO4X > 2«(/Х10б X о и я _ ^2 t: х
0 13,2 12,4 3,42 9,5
20 4,17 5,25
25 9,37 6,3 4,23 4,55
50 5,68 4,78 (40Х) 3,9 2,37
60 — 2.87 3,59 1,83
100 1.47 0,77 2,24
Д. Ионы магния
Грамм-эквивалент Mg24« 12,156; грамм-вон Mg24=
=24,312.
В природных водах Mg находится исключительно в
ваде Mg24, составляя в пресных водах 25—50% кон-
цеетрацин Са24; отношение ^0324-/^^24- с повыше-
нием солевого состава воды приближается к 1. Хоро-
шо растворимы хлорид, сульфат, бикарбонат и первич-
ный фосфат. Труднорастворимы гидроокись
(д/’-Й<ок)»яв7’08’10’“)’ карбонат
=4-10~4) и фосфат.
Сумма концентраций Са34 и Mg24, выраженных в
эквивалентных единицах (w-экв/л, немецких градусах
и др.), называется общей жесткостью Жо (иногда вво-
дят понятая жесткость кальциевая Жса и жесткость
магниевая Жм<). По характеру анионов, находящихся
в воде, различают жесткость карбонатную Жкарб—
часть (или в предельном случае 'всю) ЛСо, эквивалент-
ную концентрации НСОз*, и жесткость некарбонатную
—Жк>рб. Жесткость имеет большое значе-
ние при оценке качества воды для питания паровых
котлов, для охлаждения и для других технологических
надобностей. При хоеяйственнонбытовом использовании
воды высокая жесткость нежелательна.
£\ Ионы железа Fe2* и Fe3*
Г рамм-эквивалент Fe2+=27,924; грамм-эквивалент
Fe>+=18,616; граммчют Ре*+=грамм-ион Fe34=55,847.
В (гонродных водах Fe может находиться в закис-
ной Fe14 и в окисной Fe24 форме. Обычные концентра-
ции в пресных водах — от десятых долей до несколь-
ких мг/л. В более высоких концентрациях Fe встреча-
ется в водах глубинного происхождения.
При рН>7 ионы Fe34 под действием О2 переходят
в ионы Fe34, образующие труднорастворимую гидро-
окись Fe(OH)3 или Ре20з*и Н2О:
4 Fe2++ О2-Н0Н2О^8Н++ 4 Fe (ОН)3, (5.28)
поэтому в поверхностных водах Ее находится преиму-
щественно в виде коллоидного раствора или взвешен-
ных частиц Fe2O3*nH2O. В водах глубинного проис-
хождения, а также в придонных слоях глубоких водо-
емов, где концентрация О2 близка к нулю, Fe находит-
ся преимущественно в своей восстановленной форме
Fe24. При выходе глубинных вод на поверхность наблю-
дается окисление ионов Fe24 в ионы Fe34 и выпадение
осадка бурой Ее(ОН)з или ЕсзОз’пНоО
= l,6-10~ls; ^ет’)з = 3,2-10-”)•
Fe(OH)2 является умеренно слабым основанием,
Fe(OH)3— очень слабым, проявляющим свойства ам-
фотерности (образование растворимых ферритов) в
сильнощелочных растворах:
Fe (ОН)3 + ОН“ ;:FeO- + 2 Н,О. (5.29}’
С анионами С1~ и SO^” ионы Fe24 и Fe34 образу-
ют хорошо растворимые соли (Fe24 также и с НСО^")*
Соли, образуемые Fe34, сильно гидролизованы (гидро-
лиз начинается при рН>2,3 и приводит к образова-
нию Fe2O3-nH2O).
Ионы Fe даже в небольших концентрациях портят
вкус воды. Наличие в воде Fe обусловливает развитие
железобактерий, образующих плотно прирастающие ко-
лонии на стенках трубопроводов, способные вызвать их
зарастание.
Ж. Ионы марганца Мп2*
Грамм-эквивалент Мп24=27,469; грамм-ион Мп24=
=54,938.
В природных водах Мп содержится, как правило, в
малых концентрациях (доли мг/л) в виде Мп24. Воз-
можно окисление Мп24 в труднорастворимую МпО2.
Окисление Мп24 протекает труднее, чем Fe2*. Процесс
катализируется в присутствии продуктов окисления.
Труднорастворимы МпСО3 и Мп(ОН)2. Основание
Мп (ОН) 2—умеренно слабое, не проявляющее амфо-
тфности. По санитарно-гигиенической оценке Мп бли-
зок к Fe. . •
3. Ионы алюминия А13*
Грамм-эквивалент А13+=8,994; грамм-ион А1’+=
=26,982.
В природных водах А1 находится только в трехва*
Лениной форме (как в коллоидном, так и в истинно-
растворенном состоянии) в малых концентрациях (до-
ли мг/л). Труднорастворимая A1(OH)S
=6-iL0~3a) обладает амфотерным характером. При по*
вваленных концентрациях Н+ (низкий pH) А1а+ игра-
/1ь2.?^вКа1и?нал1Й,ЛчПОВЫШенных концентрациях ОН-
оны)0™^ PH) АКОЙ), образует алюминат-ионы (аии-
А1 (ОН), 4- ОН“" * [AI(ОН)*]-. (5.30)
, Глава 5. Химия воды
25
Константа равновесия реакции
[Al (OH)J-
— ~ =2,98-10 (5.31)
ОН— А1 (ОН),
Соли А1 гидролизуются в заметной степени уже при
рН>4,1. В зависимости от pH гидролиз приводит к
образованию ионов основных солей* 1А1(ОНП2+
[А1 (ОН)2]+ и гидроокиси А1(ОН)3. П ’
На состояние гидролитического равновесия оказы-
вает влияние характер и концентрация находящихся в
растворе анионов, в частности SO2 , образующих
труднорастворимые основные соли.
Л. Бикарбонат-ионы НСОз ,
карбонат-ионьг СО|~,
угольная кислота Н^СО3
И. Ионы аммония N.Hj"
Грамм-эквивалент nh+=грамм-ион NH 4" = 18,039.
как катионы слабого основания NH, ОН'-
= 1.79-10-5) могут находиться в воде, в
зависимости от pH, в виде ЫН4ОН или NH^. Сум-
марную концентрацию их выражают условно в виде
NH^, NH3 и Na>. мон (табл. 5.6).
Грамм-эквивалент НСО3-=грамм-ион НСОз~=
=*61,016; грамм-эквивалент СО32-—30,004; грамм-ион
СО?“=60,008; грамм-эквивалент Н2СО3—31,012; ноль
Н2СО3=62,024.
В природных водах НСОз” встречаются в концент-
рациях до сотен мг/л, являясь превалирующими ани-
онами в водах с низким солезым составом. С повыше-
нием солевого состава относительное процентное содер-
жание их понижается и превалирующими становятся
С1“ или (реже) SO 4”. Ионы COj2~ в природных во-
дах обычно встречаются в малых концентрациях (до-
ли мг/л). Только при рН^Ю и при отсутствии Са**
они могут находиться в значительных концентрациях
(содовые озера).
С обычными катионами
эых вод НСО3 об-
разуют достаточно хорошо растворимые соли; COj*~
образуют труднорастворимые соли с Саг+, Fe*+
и Мп*+ (/7Рсасоа и см. в табл. 55 и в
ТАБЛИЦА 5.6
КОЭФФИЦИЕНТЫ ДЛЯ ПЕРЕСЧЕТА КОНЦЕНТРАЦИИ
NH4 , ВЫРАЖЕННЫХ В РАЗЛИЧНЫХ ФОРМАХ
Форма выра- жения в анализе, мг/л Коэффициенты для пересчета в концентрации, выраженные в виде
nh+ NH3 N аммон мг-экв/л
1 0,944 0,766 5,55-Ю-2
NHa 1,06 1 0,823 6.86-10—2
N- аммон 1,29 1,22 1 7,13-КС2
П. 5.2Д).
Н2СО3 в поверхностных водах находится в концент-
рациях от долей до нескольких мг/л. В водах глубин-
ного происхождения концентрация ее может достигать
десятков мг/л. При выходе таких вод на поверхность
наблюдается интенсивнее выделение СО2.
Н2СО3 диссоциирует по первой н второй
ступеням
(табл. 5.7 и 5.8):
Н,СО, £ Н+ 4- ноор (5.32)
(5.33)
Концентрация NH^“ в природных водах колеблет-
ся от долей до нескольких мг/л. Все соли NH^“ хоро-
шо растворимы в воде и умеренно гидролизуются.
Ионы NH в присутствии Од легко окисляются био-
хтсичеюки; продуктами окисления в зависимости от
концентрации растворенного О2 и pH могут являться
гидрокоиламин NH2OH, элементарный азот N2, нитри-
ты NOJT и нитраты NOg".
О санитарно-гигиеническом значении NHJ" см. да-
лее п. 5.2, П.
ТАБЛИЦА 5Л
ЗНАЧЕНИЯ КОНСТАНТ ДИССОЦИАЦИИ
УГОЛЬНОЙ КИСЛОТЫ HjCO»
Температура, лн,оо/10’
0 2,65 2,36
10 3.43 ЗД4
20 4.15 4,45 4Д 4,69
30' 40 80 4,71 5.06 5.16 5,13 6,03 6,73 7.55
ТАБЛИЦА 5Л
ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РАЗЛИЧНО
ДИССОЦИИРОВАННЫХ ФОРМ HfCO, (РАСЧЕТ ПО
н кн.со. п’>и Д°птЕЯИН “ноог ’ снсог
°со;- ~ ссо;-
ТС Хлорид-ионы Ch
Грамм-эквивалент Ch—грамм-и он С1~=35,453.
В природных водах GI находится исключительно в
своей восстановленной форме СН В войнах с низким
солевым составом Ch содержатся в концентрации от
нескольких до десятков мг/л, занимай (в процентном
отношении от суммы всех анионов) второе или третье
вместо. С повышением солевого состава воды возраста-
ют абсолютные и относительные концентрации Сг (до
сотен или тысяч мг/л) и превалируют над другими
анионами. -
С обычными катионами природных вод Ы не «ра-
зует труднорастворимых электролитов и гидролизу не
подвергается. Анионы Ch слабо сорбируются почвен-
ным комплексом и водной флцрЬй и фауной инн
обычно рассматриваются в качестве неизменяемой при-
меси (концентрация изменяется только в результате
разбавления или упаривания воды).
26
РАЗДЕЛ I. Общие вопросы проектирования водоснабжения
Одновременно в водных растворах существует гид-
ротационное равновесие:
Н2О + СО2^Н2СО3> (5.34)
согласно которому
дн,со, /Рсо, = Л'сО, ' <5-35)
(Рсо — парциальное давление СО2 над раствором,
Па). Для 25°С /Ссо2=3,4-10~2.
Растворимость СО2 пропорциональна его парци-
альному давлению (табл. 5.9).
ТАБЛИЦА 5.9
РАСТВОРИМОСТЬ СО2 ПРИ ПАРЦИАЛЬНОМ ДАВЛЕНИИ
10s Па
Температура. °C Растворимость, г/л Температура, °C Растворимость, г/л
0 3.35 25 1,45
5 2,77 30 1,25
10 2.32 40 0.97
15 1.97 50 0,76
20 1,69 60 0,58
Одновременное присутствие Н2СО3 и НСОз обус-
ловливает буферные свойства природных вод — способ-
ность сохранять относительное постоянство pH при
разбавлении и при действии кислот и оснований.
На основании данных о концентрации (в моль/л)
Н2СОз и НСОГ может быть рассчитан pH воды по
формуле
Рн = ^Н^СОз Сн2со3+ ^НС07
+ lgfi. (5.36)
Слабое изменение pH при разбавлении обусловлено
изменением коэффициентов активности. Расчет pH во-
ды при добавлении к ней сильных кислот НАс ведут
по формуле
pH^lg
^н,со,
Сн,СО,+«<3& 1
СНСО3 — nCHAc)/i
(5.37)
где С^с—концентрация, моль/л, НАс;
л —отношение величины моля НАс к ее
грамм-эквиваленту.
Карбонатная система, находящаяся в воде, устойчи-
ва только при соблюдении следующего соотношения
концентрациями (в моль/л) НСО4~, Са’+ и
H2CO3:
Сн,СО* К1 ПР ^НСО- Сса2+ Йр (5.38)
ДН,СО, "FCaCO. •
Концентрация HjCO3, отвечающая приведенному
уравнению, называется равновесной угольной кислотой.
В реальных водах между концентрацией Н2СО3. Фак-
тически находящейся в них, и равновесной могут су-
ществовать соотношения 7
Вода, для которой =Cg“5) .
стся равновесной системой и называется
вооой.
(5.39)
явля-
стабильной
Если <^н2со,> ™ 113 воды выпадает
СаСОз (образуются накипь, шлам и инкрустации).
Такая вода называется нестабильной, Скорость обра-
зования твердой фазы СаСОз является большой в ви-
дах с высокой концентрацией НСО3 и малой при их
низкой концентрации. На скорость^ образования СаСО8
влияет наличие твердой фазы СаСОз и прнсутсизпе
веществ, сорбирующихся на поверхности образующихся
микрокристаллов СаСОз.
Вода, для которой С н.сЬ» >^назСОэ» взаимо-
действует с СаСОз, содержащимся в контактир\ ющих
с ней материалах (бетонные трубы, резервуары и
т. д.), вызывая коррозию этих материалов, и носит
название агрессивной. Величина, на которую снижает-
ся концентрация Н2СОз при взаимодействии^ с СаСОз,
является концентрацией агрессивной угольной кислоты.
Последняя является только частью избытка фактиче-
ски растворенной Н2СОз над равновесной. Скорость ра-
створения СаСОз тем меньше, чем выше общая кон-
центрация Са2+ и НСОз спри одной и той же кон-
центрации агрессивной Н2СОз1-
2
М. Сулъфат-ионы SO4
Грамм-эквивалент SO4^ = 48,030; грамм-ион SO —
=96,060. 2_
В природных пресных водах SO 4 обычно находят-
ся в концентрациях до нескольких десятков мг/л; в
солоноватых и соленых — до сотен и даже тысяч мг/л.
В водах с низким солевым составом относительное
процентное содержание SO 4^ близко к процентному
содержанию С1_ (иногда превышает его) и обычно ни-
же процентного содержания НСО7*- С повышением
солевого состава воды процентное содержание SO^-"
становится меньше процентного содержания С1~ и
больше процентного содержания НСОГ. Из обычных
катионов природных вод SO^""’ образуют труднораст-
воримые электролиты только с Са2+ (/7Pcaso4 см,
табл. 5.5). Диссоциация H2SO4 по второй ступени
протекает частично (К h^soJ = 1 ’ 10~2); сколько-
нибудь заметному гидролизу SO 4^ не подвергаются.
В анаэробных условиях (органические донные осад-
ки) SO4” восстанавливаются до H2S; в качестве про-
межуточного продукта может образоваться элементар-
ная сера S.
Н. Гидросулъфид-ионы HS~,
сулъфид-ионы, S2-,
сероводород H2S
Грамм-эквивалент Н5“=грамм-ион HS~=33,072;
грамм-эквивалент S2~= 16,032; црамм-ион 32“=32,064;
грамм-эквивалент H2S=17,040; моль H2S=34,080.
Ионы HS , Sz~ и молекула H2S не могут существо-
вать в поверхностных водах длительное время и окисля-
ются в SO4 под действием растворенного О2. Присутст-
вие их в этих водах (обычно в концентратах, не превы-
шающих долей мг/л) объясняется одновременным ин-
тенсивным анаэробным разложением органических при-
месей (донных отложений). Диффундирующие в по-
верхностные слои продукты восстановления H2S под-
вергаются окислению. Присутствие H2S в поверхност-
ных водах указывает на анаэробные условия, вызыва-
Г лава 5. Химия воды
27
смые обычно сбросом сточных вод, и следовательно
на возможность бактериального заражения В Тодах
глубинного происхождения общая концентрация H^S
может достигать десятков мг/л. При выходе таких
ной с5ыТеРХИ°СТЬ происходит сложение Глементар*
II2S диссоциирует по первой и второй ступеням:
H2S Z Н+ Н S-; (5.40)
HS~ Z Н+ + S2". (5.41)
(при 25°С) Kh.s=9,5-10~8; Ki1 с=
Значения
= 4-10-13.
При обычных для природных вод значениях pH в
них могут находиться лишь H2S и HS~. Из катионов
природных вод S2 образуют труднорастворимые элек-
тролиты с Fe2+ (/7РРо3=5-10->в), Fe3+ и Мп*. На-
личие FeS придает воде темную окраску.
HoS обладает высокой токсичностью и уже в долях
мг/л сообщает воде характерный запах и привкус, де-
лая ее непригодной для питья; присутствие H2S в
питьевых водах недопустимо.
Так как H2S легко удаляется из воды при ее обра-
ботке, то наличие его в водоисточнике не может слу-
жить причиной отказа от использования источника для
питьевого водоснабжения; решение зависит от условий
генезиса HoS с учетом возможности бактериального за-
ражения воды.
О. Бисиликат-ионы НБЮз,
силикат-ионы БЮзЛ
кремниевая кислота H2S1O3
Грамм-эквивалент HSiO^* =грамм-ион HSiO^=
= 77,091; грамм-эквивалент SiO3” =38,042; грамм-ион
SiO2“~ =76,083; грамм-эквивалент HsSiO3=39,050;
моль HsSiOs=78,099.
Подавляющее большинство соединений кремния
очень трудно растворимо; концентрация растворимых
солей кремния, находящихся в природных водах, из-
меряется единицами или долями мг/л. В больших кон-
центрациях кремний находится в воде в коллоидном
иди грубодисперсном состоянии.
Известны три кислоты, образуемые кремнием: ме-
такремневая H2SiO3 (К h2sio9 10~10; K^sio^
= 2 • 10~12; соли — метасиликаты); ортокремневая
H<SiO4 (соли — дртосиликаты); дикремневая H2S12O5
(соли — дисиликаты). Помимо этих известны комплекс-
ные кислоты, образуемые кремнием с алюминием — об-
щая формула (НяО) m (AI2O3) n (S1O2) р (соли — алюмо-
силикаты). Из всех солей кремневых кислот хороню
растворимы только метасиликаты Na и К- При анали-
зе определяют суммарную концентрацию Si в виде
H2SiO3. На выражение концентрации Si в виде
HSiOif, SiO3” или SiO2 нужно смотреть как на чис-
то условное. Для перевода концентраций, выраженных
в виде НЗЮГили SiOj"" > в концентрации, выраженные
в виде SiO2, служит множитель 0,789; для обратного
пересчета—множитель 1,26.
Кремний играет важную роль лря оценке качества
воды для питания паровых котлов, поскольку образует
трудно удаляемые накипи; в котельных У^аи^***
соких параметров он улетучивается с водяным
откладывается на лопатках турбин и в пароводяном
тракте.
П. Нитрат-ионы NO3 .нитрит-ионы NO2
Грамм-эквивалент NO£" = грамм-ион NOJf=62,004;
грамм-эквивалент NO 2*=грамм-ион NOT —46,005.
Нитраты содержатся в природных водах в ковдеи-
трациях до нескольких мг/л; концентрация ватритоэ «з-
меряется долями мг/л. Концентрацию нитратов выража-
ют з виде NO з * N2O5 (в настоящее время редко) ш
NaBTpaT (табл. 5.10); концентрацию нитритов — в виде
NO 2 » N2O1 и Nhktp»t (табл. 5.11).
таблица ало
КОЭФФИЦИЕНТЫ ДЛЯ ПЕРЕСЧЕТА КОНЦЕНТРАЦИИ
НИТРАТОВ, ВЫРАЖЕННЫХ В РАЗЛИЧНЫХ ФОРМАХ
Форма выра-
жения в ана-
лизе, мг/л
Коэффициенты для пересчета в концентра-
ции, выраженные в виде
NO~* • NtOB N нитрат мг-»кв|л
1.6Ы04
1,85 ТО”2
7,13-МГ2
NO
NjOj
N
нитрат
ТАБЛИЦА 5Л1
КОЭФФИЦИЕНТЫ ДЛЯ ПЕРЕСЧЕТА КОНЦЕНТРАЦИИ
НИТРИТОВ, ВЫРАЖЕННЫХ В РАЗЛИЧНЫХ ФОРМАХ
Форма выра- жения Коэффициенты для пересчета в выраженные в виде концентрации, ►
в анализе, мг/л NCT” S я» N,O, N нитрит мг-экв/н
4 no” bUOt 1 1.21 0,827 1 0.304 0,368 2.17-10-2 г.а-10-*
N нитрит 3,28 2,71 1 7.I3 10”2
NO 2 я NH4 в к
•J31
ентрапнях,
в
которых они нахо-
дятся в природных водах, не обладают токсичными
свойствами. NO3 (ясйщентрапда которых могут досте-
гать десятков мг/л) для взрослых нетоксичны, но могут
«вызвать резкое отравление детей грудного возраста в
(результате восстановления до NO 2 в желудке ребенка.
Основное санитаткьгигненическое значение азотсо-
держащих соединений — индакаоия возможного^ байте-
риального заражения воды. Наличие NH/ и NOJ* указы-
вает на незавершенность процессов самоочяшеия и,
следователь^). на возможеость бактетшологического за-
ражения; наличие только NO3 (с несоизмеримо мальве
концентрациями NH^h NOD — « завершенность бак-
териологического самоочищения. Лидти.
Пои низких кояцевтрадаях расгесфеяеого О, июхи
мическое окисление органических примесей происходит
под действием NOf, восстанавливающихся, в заыснмо-
cn, от условий, в NH^. Ns и др. Обратный процесс -
окисление NH^b NO Г (нитрификация) происходят в
присутствии растворенного О, при
ях органических примесей, ,N* ВЫАеля
ется из воды в атмосферу (денитрификация).
28
РАЗДЕЛ I. Общие вопросы проектирования водоснабжения
Р. Фосфат-ионы РО4 > HPOf » Н2РО4 ,
фосфорная кислота Н3РО4
Грамм-эквивалент Р0^”= 31,657; грамм-ион РО4
=94,971; грамм-эквивалент НРО“ =47.989; грамм-ион
НРО2”=95,979; грамм-эквивалент Н2РО4 = грамм-ион
Н2РО ”=96,987; грамм-эквивалент Н&РО± ==32,665; моль
Н3РО1=97,995.
Фосфор образует ряд кислородных кислот, из кото-
рых наиболее распространенная Н3РО4 называется орто-
фосфорной (соли — ортофосфаты). В результатах анали-
за концентрацию фосфатов выражают в виде РО4 »
или Р2О5. В эту величину включают не только ортофос-
фаты, но также и другие фосфаты (метафосфаты РО3 9
пирофосфаты Р2О7 > полифосфаты). Иногда приводят
дифференцированные значения концентрации растворен-
ных И нерастворенных фосфатов Рраста и Рнераств, а
также минерального и входящего в состав органических
соединений фосфора Рмянер и Рорг. Суммарную концен-
трацию фосфорсодержащих соединений обозначают как
Ро (табл. 5.12).
ТАБЛИЦА 5.12
КОЭФФИЦИЕНТЫ ДЛЯ ПЕРЕСЧЕТА КОНЦЕНТРАЦИЙ
ФОСФАТОВ, ВЫРАЖЕННЫХ В РАЗЛИЧНЫХ ФОРМАХ
Форма выра- жения в анализе, мг/л Коэффициенты для пересчета в концентра- ции. выраженные в виде
ГО4“ P.O, Р мг-экв/л
POv’ 1 0,747 0,326 3,16-10“2
P.O* 1,34 1 0,436 4,22.10"2
р 3,06 2,29 1 9,67-10
I
В природных водах
десятых а сотых долях
Р находится в концентрациях в
мг/л. В связи с широким распро-
странением синтетических моющих средств, в которых
наполнителями являются различные фосфаты, концен-
трация фосфатов в бытовых сточных водах резко повы-
силась, так же как и в водоемах и водотоках (указание
на сброс сточных вод; подтверждающий, но не самосто-
ятельный показатель). Фосфаты интенсифицируют раз-*
вигне водной растительности, вызывая цветение водое-
мов и затрудняя тем самым использование их для водо-
снабжения.
Значения констант диссоциации Н3РО4 (при 25°С):
^Н.РО. =6,93-114)-»; ^н.ро. =6,16’10-»; Кн"ро =
=4,68-40-« * *
С Na+ я К+ все ортофосфаты образуют хорошо рас-
творимые соли; с Са + и хорошо p-а створим со-
ли образует только Н2РО4"•
С. Фтор ид-ионы р-
Грамм-эквивалент Р~=трамм-ион F~=18,998.
В природных водах зоны F~ встречаются в концен-
^рациях *** 1 мг/л и имеют большое гигиеническое зна-
чение: концентрации нх <?1 мг/л вызывают кариес зу-
> ‘-5 мг/л-флуороз (образование
пятен на зубной эмали). Оптимальная концент
зависит от температуры воздуха я составляет (по Габо*
внчу) мя таиературы <,irc_j ^/л- 17-22°С—
>aSc - “ °'8 "1к 26-зоч: - °'7
При отклонении в источнике водоснабжения концен-
тр а ц ин ионов F- от оптимальной следует или искусст-
венно вводить их, или частично снижать их концентра-
цию. GaF2 трудно растворим.
Т. Растворенный кислород О2
Грамм-эквивалент 02 = 8,000; моль О2 = 31,999.
Вода, находясь в контакте с атмосферой, растворяет
(абсорбирует) О2. Концентрация Оз в воде может изме-
няться от 0 до 20—30 мг/л; в глубинных водах она рав-
на 0. Концентрацию растворенного О2 выражают или в
мг/л, или в -процентах насыщения воды О2; разность
между растворимостью О2 и фактической концентраци-
ей— дефицит О2—выражают в тех же единицах
(табл. 5.13).
ТАБЛИЦА 5.13
РАСТВОРИМОСТЬ О2 В ВОДЕ ПРИ ЕГО ПАРЦИАЛЬНОМ
ДАВЛЕНИИ В ГАЗОВОЙ ФАЗЕ 0,2-105 Па
(РАСТВОРИМОСТЬ О2 ВОЗДУХА)
Температура, °C Растворимость, Оа, мг/л Температура, °C Растворимость О1в мг/л
0 14,65 12 10,75
9 Л» 13,85 14 10,26
4 13,13 16 9,82
6 12,46 18 9,4
8 11,84 20 9,02
10 11,27 <
Растворенный О2 расходуется на окисление органи-
ческих примесей. Высокие концентрации Q2 (близкие к
насыщению) указывают на завершенность процессов са-
моочищения, низкие—на их незаконченность. В водое-
мах с интенсивным развитием водной растительности
иногда наблюдается (в результате (фотосинтеза) превы-
шение концентрации растворенного О2 по сравнению с
его растворимостью (насыщение Оз>100°/о; дефицит —
отрицательный).
У. Органические примеси
Органические примеси природных вод имеют разно-
образное происхождение. Для ориентировочной оценки
влияния их на водоемы и водотоки определяют различ-
ные показатели, важнейшим из которых является расход
окислителя на окисление примесей — окисляемость. Раз-
личают следующие основные виды окисляемости:
1) хроматная, определяемая кипячением (воды в тече-
ние нескольких часов с К2СГ2О7 в кислой среде;
2) йодатная, определяемая аналогично, но с приме-
нением KJOa;
3) окисляемость, определяемая с использованием
КМпО4 в кислой Среде при температуре 20°С в течение
4 ч (4 -часовая окисляемость);
4) окисляемость по Кубелю—10-минутное кипячение
воды с КМпО4 в кислой среде.
Первый и второй методы часто называют химическим
потреблением кислорода (ХПК). Величину окисляемо-
сти выражают или в мг окислителя* затраченных на
окисление 1 л воды, или в мг/л кислорода, эквивалент-
ных этому количеству. При определении ХПК практиче-
ски полное окисление органических примесей — их мине-
рализация (С органических примесей переходит в СОя,
Н—в НзО, S —в SO 4 и ъ х); известны, однако, неко-
торые органические вещества, которые при определении
ХПК окисляются не полностью. Остальные методы опре-
деления окисляемости не дают полноты окисления.
/
Глава 5. Химия воды
2»
Другим важнейшим показателем окисляечсгти явзя- <
ется количество растворенного О2, потребное при тейпе-
paiyp' _()С для окисления органических примой под
действием микроорганизмов, - биохимическое потребле-
ние кислорода (ЬПК). Гаи как биохимическое окисление
протекает медленно (.в среднем заканчивается" за
20 сут), то обычно время в сутках, в течение которого
проводилось определение, указывают в виде индекса
(например, БПК5).
Повышение окисляемости и БПК. возможно в резуль-
тате попадания в природные воды сточных вод в част-
ности бытовых. В подземных водах окисляемость не
превышает нескольких мг/л (исключение представляют
подземные воды, имеющие гидравлическую связь с боло-
тами и торфяниками).
При оценке вероятности бактериального заражения
природных вод необходимо учитывать:
1) происхождение исследуемой воды (подземная, по-
верхностная);
2) цветность поверхностных вод;
3) цветение водоемов (поступление в воду продуктов
обмена веществ гидробионтов);
4) изменение окисляем ости по протяжению водото-
ка: быстрое изменение указывает на внесение органиче-
ских примесей со сточными водами;
5) другие показатели, характеризующие сброс быто-
вых сточных вод, в частности С1“, РО<“, О2 и различ-
ные виды азотсодержащих соединений;
6) результаты бактериологического анализа. Повы-
шенная окисляемость может указывать на загрязнение
производственными сточными водами.
Одна из основных групп органических примесей во-
ды— окрашенные в бурый цвет гуминовые вещества
(гуматная цветность)—трудаорастворимые в воде кис-
лоты. Растворимость их солей — Na и К возрастает с
повышением pH; соли Са и Mg — трудно растворимы.
Биохимическому окислению гуминовые вещества прак-
тически не подвергаются. Другой группой органических
примесей природных вод являются таниновые вещества,
дающие с солями железа окрашенные соединения (тани-
новая цветность). В районах с развитым скотоводством
характерно наличие в воде урохромов — красящих пиг-
ментов мочи животных. Количественно все виды цветно-
сти выражают в градусах, принимая за 1 градус цвет-
ность раствора, содержащего в 1 л I мг Pt4+ и 0,5 мг
Со2+ 1
Интенсивное развитие водной растительности (в част-
ности, водорослей) придает воде различные запахи.
Весьма распространенными органическими примеся-
ми являются вымываемые из почвы биоциды; для них
характерна высокая токсичность и устойчивость к био-
химическому окислению.
Разнообразные органические примеси поступают в
природные воды со сточными водами. Относительно по-
стоянен состав примесей бытовых сточных вод. белки,
углеводы, жиры, мочевина, мыла и синтетические мою-
щие средства. Наиболее разнообразны примеси
водспвенных сточных вод: общими примесями для этих
вод являются нефтепродукты, образующие как пмякн,
так и (в аварийных Случаях) крупные пятка на поверх-
«ости воды.
рассмотренных в п. 5.2, в объем анализа включают до
волнительно некоторые указанные ниже определения
для питьевого водоснабжения (химический анализ до
полняется бактериологическим анализом и
мическим обследованием).
Температура воды для хозяйственно-питьевых яужд
желательна в пределах от 10 до 15ЛС, для нроизводст-
’ьенных — согласно технологическому заданию. Постоян-
ство температуры подземных вод в различные сеэовы
Запах воды, по существу, является запахом воздуха,
находящегося над водой при установившемся равнове-
сии. Характер запаха определяют органолептически,
сравнивая его с каким-либо общеизвестным. Для оценка
Вкус питьевой воды доджей быть приятным, что свя-
зано с наличием в воде солей в некоторой оптимальной
концентрации. Основное положительное влияете на
ъхус воды оказывают соли Са.
Прозрачность воды выражают высотой столба воды,
см, через который возможно чтение сташартног© шриф-
та (высота букв ЗД мм). Прозрачность вод после
малыгую высоту столба воды, через которую видно
стандартное изображение креста).
определяют сравнивая с мутностью стандартных раство-
ров, содержащих суспендированную SiO> и выражают в
мг/л S1O2.
ляют на тонущие, взвешенные я всплывающие вря от*
стаивании воды.
значение.
труднена
।
де веществ я о содержании минераль
ность между СО я ПСО изымет *<и
оанш сухого остатка (п. п< я-) •
^пОН~ за вычетом концентрации Н+:
»и__ V г 4-С_____________— С-. (5«>
53 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
АНАЛИЗА ВОДЫ
Анализ воды служит для П0Л^Д„^"^
ложности ее использования дл”ра®?”Д1пльзо^ания Мы-
вионмости от предполагаемого вада^стадьз0(^^°ые>
товое, производственное), типа (ван»ые для
поверхностные воды) « назнвчедаяан'ал®^ обь-
проектирования, контроль за работой соору
необходимо учитывать лишь в ежу*
iS3 <S ’«“ Htai.wwo»-
" Щимгос» «и •
.мгаде <tawta.ro. ‘ “а-
шей степени) гуматов Ulrrnt, ум«т-
аергнутых «местком»» иля содо-изаестяоэому
30
РАЗДЕЛ /. Общие вопросы проектирования
водоснабжения
ченшо, может быть обусловлена наличием гидратов
(ОН~) Жидп и карбонатов (COJ-) Т^карб.
Общую щелочность Що природных вод определяют
титрованием кислотой в присутствии метилоранжа.
HC<Y + н+ Н3О + СО2; (5.43)
Нил“+ п Н+Х H„Hu, (5.44)
где Ния~ я ЦпНи — гумат-иан я гуминовая кислота.
При кипячении оттитрованной воды СОг удаляется и
з растворе остается только HnHu; последующим титро-
ванием щелочью в присутствии фенолфталеина опреде-
ляют Щгуы&т1
Нл Ни + п ОН- п Н2О + Ни”-; (5.45)
Щбнкарб~Що ^гумат- (5.46)
В водах» подвергнутых известкованию или содочизве-
стковому умягчению» определяют три вида щелочи:
Шткдр> Жкарб И ДГбикарб. Для этого титрование кисло-
той проводят сначала в присутствии фенолфталеина (Щ
по фенолфталеину Ф, мг-экв/л), а затем (другой пор-
оди) я присутствии метилоранжа (Щ по метилоранжу
М мг-акв/л). В зависимости от соотношения Ф и на-
ходят отдельные виды Щ по формулам:
я) Ф=Л1; вода содержит только ТДгидр
Щгидр = Ф = Л1; (5.47)
б) Ф=0; вода содержит только Щбжкарб
ТДбикарб = (5.48)
в) 2Ф—М; вода содержит только Щк&рб
Щ*цб~2Ф = М; (5.49)
г) 2Ф>М; вода содержит Д/гидР и /Цкарб
Шгидр- (2Ф-М), (5.50)
Ж1сарб = 2 (/И~Ф); (5.51)
Д) 2Ф<М‘ ВОДЯ СОДерЖИТ /Дкарб И ДГбикарб
Щкарб = 2Ф; (5.52)
Жбнкарб = (М-2Ф). (5.53)
\
Щелочность имеет большое значение при разработ-
ке режима улучшения качества воды (коагулирование,
известкование и др.). Повышенная щелочность создает-
предрасположение к возникновению желудочно-кишеч-
ных инфекций у. людей с пониженной кислотностью.
Бйкарбааатная щелочность природных вод» обуслов-
ливая их буферные свойства (см. 5.2,Л), определяет до-
пустимость сброса кислых илй щелочных сточных вод в
водотоки и водоемы.
5.4. ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ
ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ВОДЫ
Прежде чем пользоваться данными химического ана-
лнза, результаты его должны быть проверены.
Солевой состав проверяют по сумме мг-экв катионов
и анионов, которые должны быть равны. Для проверки
пересчитывают концентрации всех отдельных катионов
(пользуясь данными табл. 5.14), мг-экв/л, и, суммируя
ех, получают С . Аналогичным пересчетом
. Me
Меот+~1
вл суммированием концентраций анионов получают
2 Расхождение в процентах между той и
Ac^-l
другой суммой, вычисленное по формуле
(5.54)
для хорошо выполненного анализа составляет ~ 1%
(при солевом составе воды ~3%).
ТАБЛИЦА 5.14
МНОЖИТЕЛИ ДЛЯ ПЕРЕСЧЕТА КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ,
ВЫРАЖЕННЫХ В МГ/Л, В КОНЦЕНТРАЦИИ,
ВЫРАЖЕННЫЕ В МГ-ЭКВ/Л
Ион Коэффициент пересчета Ион Коэффициент пе- ресчета
Na+ 0,0435 Са2+ 0,0499
к+ 0,0256 нсог 0,0164
nh+ 0,0554 о 0,0282
4 С!
NH3 N‘ аммон 0,0586 so2 *" —< 0,0208
0,0714 NO3 0,0161
Mg2+ 0,0822 N нитрат 0,0714
Полное совладение SC Аср_ и указывает,
что при анализе определение Na+ и К+ не производи-
лось, а сумма их рассчитана по 'разности SC Апр——
—^'ме'71+ (данные о концентрации К+ в результатах
анализа при этом отсутствуют). В таких случаях .резуль-
таты анализа проверяют ориентировочно по вели-
чине СО и ПСО, основываясь на том, что при определе-
нии СО происходит реакция
2 HCOf СО|“* 4- НаО + СО2, (5.55)
т. е. в СО масса НСОз примерно равна 0,5 приведенной
в анализе. В соответствии с этим СО можно вычислить
по формуле
п п
С0 = S. СМет+ 2 САсР- +
Me =1 Ас^""*==1
+ 0>б СНСО- + 1 >4 CFe + CSiOa . (5.56)
3
где —концентрация каждого катиона (за ис-
ключением Fe), мг/л;
САср__ —концентрация каждого из анионов (за
исключением НСОз” и Sio|~), мг/л;
^нсо-— концентрация бикарбонат-ионов, мг/л;
г *
Gsiof—концентрация кремнекмелоты в форме
SiOs, мг/л;
Сре — суммарная концентрация ионов железа,
мг/л.
Вычисленный таким образом СО может заметно от-
личаться от экспериментально найденного, так как: 1) в
последний входят нелетучие органические примеси;
2) кристаллизационная вода неполностью удаляется при
температуре Юб^С; 3) некоторые соли при определении
СО Подвергаются гидролизу.
Глава 6. Биология воды
31
„х,оГ. а «яг»*».
2*
Р1з данных анализа можно вычислить ПСО *
протекающий при его определении процесс: "
2 НСОГ Г: О2~~ 4- 9 гл_ j и л
учитывая
согласно которому ,в ПСО бикарбонаты пер^мят ,
О2", составляющий по весу 13% исходных НСОГ; 6>Г-
мула для .вычисления ,ПСО имеет вид:
Расчетный ПСО является ориентировочным, так их
при температуре 600°С карбонаты разлагаются не пол-
ностью. Ио п.п.п. находят ориентировочную величкву
концентраций труднолетучих при температуре
1 лэ с органических примесей:
орг.пр Ц* 0t37 НСО^ . (5.60)
С поправкой яа .наличие органических примесей СО
ориентировочно определяется па формуле
+ 0,13 Снсо_ -р 1,4 CFe + CSiOa , (5.59)
ГЛАВА 6.
БИОЛОГИЯ ВОДЫ
Микро- и макроскопические растительные (флора) и
животные .(фауна) организмы водоема — гидробионты —
составляют следующие сообщества, или биоценозы:
планктон—растительные (фитопланктон) и животные
(зоопланктон) микроорганизмы, развивающиеся в толще
воды во взвешенном состоянии; бентос— растительные
и животные микро- и микроорганизмы, обитатели грунта;
обрастания — растительные и животные организмы, раз-
вивающиеся на поверхности различных подводных пред-
метов и образующие на них пленки, налеты, хлопья, на-
росты, пряди и пр.; зарастания—высшие водные расте-
ния, развивающиеся преимущественно в мелководной
зоне водоема; в результате быстрого и неполного разло-
жения при отмирании они постепенно продвигаются в
глубь водоема, превращая его >в болото. ф
Все гидробионты могут быть разбиты на следующие
группы: 1) бактерии, вирусы и грибы; 2) водоросли;
3) водные животные; 4) высшие водные растения.
6.1. БАКТЕРИИ, ВИРУСЫ И ГРИБЫ
по О
Бактерии — это микроскопические организмы разме-
ром от 0,2 до 10 мкм. По форме тела бактерии делятся
на шаровидные (кокки), палочковидные (бациллы и
бактерии), изогнутые ,(вибрионы и спириллы). Источни-
ки питания бактерий — кислород, углерод, азот и ряд
других элементов.
По способности питания углеродом бактерии делят»
ся на автотрофы, которые усваивают углерод из угле-
кислоты, и на гетеротрофы, использующие углерод из
готовых органических соединений (сапрофитов); по ти-
пу дыхания — на аэробные, развивающиеся в присут-
ствии кислорода, анаэробные, развивающиеся в бескис-
лородной среде, и факультативные (переходная группа);
по отношению к температуре — на психофильные (опти-
мальная температура 10—15°<С), мезофильные (25—
35*42) и термофильные 1(60—60°С).
Наиболее распространены мезофильные бактерии
Гибнут они при температуре 60*С; споры выдерживают
температуру до 100**С. Оптимальная величина рп для
большинства бактерий 6,6—8,5. Бактерии не нуждаются
В водоемах наиболее
солей азозжтой кислоты (жтрвтов) — I фаза; кятрггаые
бактерии (нитробактер), окислят соли азотистой
о'.»£
вают нитраты до нитритов или до молехулярвого азота?
водорода;
д) серобактерии—развиваются в открытых водое*
мах и в подземных источяжах. содержащих оероводо-
род; сероводород окисляется серобактериями (беггяотза,
тнотрнкс) в две фазы (I—до серы с отложением серы
внутри клетки; П— до серной кислоты);
е) геоновые бактерии (автотрофы)—окисляют серо-
водород и другие соединения серы до серы и серной
кислоты с отложением серы вве клетки; в результате
жизнедеятельности тионовых бактерий pH среды может
снизиться до 2;
ж) гнилостные бактерии — разлагают беж* с выде-
лением аммиака и сероводорода.
Железобактерии развиваются в водах, содержащих
в растворе соединения железа» и окисляют закисяые со-
ли углекислого железа до гидрата сжнси, который отла-
гается в чехлах клетки. Наибольшее распростирав евие
имеют нитчатые бактерии (лептотртжс, кревотрикс, кла-
дотрвкс). Железобактерии выделяют огромное количе-
ство гидрата отеси железа, главного продукта их окис-
лительной работы, в ваде так иля мааче офорылемых
обоазовавий, общая масса которых по весу • объему
превосходит количество железобактерий. Процесс начи-
нается с появления небольших точек, сливающихся в по-
лосы. В дальнейшем эти отложения могут расти, что в
32
РАЗДЕЛ I. Общие вопросы проектирования водоснабжения
ряде случаев приводит к закупорке труб. В водопрово-
дах, получающих воду из подземных источников, часто
встречается одноклеточная форма (галлионелла), кото-
рая также окисляет закисные соли железа. Наилучшие
условия для развития железобактерий создаются в воде
с содержанием бикарбоната закиси железа 10—30 мг/л,
но развитие возможно и с содержанием железа 0,2—
0,3 мг/л. Оптимальный pH воды 6,5—7,5.
В последнее время появились данные о широко рас-
пространенной в природе группе микроорганизмов —
свободно живущих сапрофитных микоплазмах. У этих
организмов отсутствует клеточная стенка. Они окис-
ляют железо и марганец и образуют жесткую оболочку
из окислов металла. При биогенном окислении железа
образуется эфемерный минерал ферригидрата, который
переходит в другие минералы и может оказать отрица-
тельное влияние на качество воды.
|Патогеяные микроорганизмы, вызывающие заболева-
ния у людей и животных, попадают в водоем с быто-
выми сточными водами. Группы брюшного тифа и пара-
тифа объединены в род салмонеллы; возбудители бакте-
риальной дизентерии—в род шигеллы.
Продолжительность выживаемости в воде болезне-
творных бактерий различна: возбудителей брюшного ти-
фа 4—83 дня; паратифа А и Б 27—150 дней; дизентерии
12—92 дня; холерного вибриона 1 ч—18 дней (может
зимовать во льду).
Кишечная палочка (бактериум коли)—показатель
фекального загрязнения воды; энтерококки и клостри-
диум— показатели общего загрязнения воды водоема.
Вирусы—мельчайшие микроорганизмы (10—300
мкм), не имеющие клеточной структуры; развиваются
только в живой клепке других организмов. Вирусы хо-
рошо сохраняются в сточных водах и на холоде. К чис-
лу вирусных заболеваний относятся полиомиелит, кокса-
ки Ъ др. Вирус инфекционного гепатита сохраняется
очень долго в воде. Кроме того, в водоемах развивают-
ся различные лептоспиры, вызывающие инфекционные
заболевания человека. Мелкие вирусы, растворяющие
отдельные виды бактерий, называются бактериофагами
и широко распространены в природе.
Грибы образуют сильно ветвящиеся нити — гифы.
Грибы делятся на низшие с нечленистым телом (мице-
лием) и высшие с многоклеточным мицелием. Разви-
ваются грибы в водоемах, содержа
пи;»
с большое коли-
чество органических веществ.
Актшомилеты—лучистые грибки, занимают проме-
жуточное место между бактериями и грибами. Продук-
ты жизнедеятельности актнномицетав придают воде зем-
листый запах, иногда интенсивный и трудноустраняемый
при обработке воды.
6.2. ВОДОРОСЛИ
Водоросли (или альги)—группа низших автотрофных
(обычно водных) растений — содержат хлорофилл и
другие (шшвдты. С помощью световой энергии они син-
тезируют органические вещества. При недостатке в во-
ле углекислоты водоросли могут использовать углерод
из НСО3 и даже из СО з • При фотосинтезе происходит
разложение воды на элементы: водород восстанавливает
поглощенную растением СОз до углеводов, а кислород
выделяется в окружающую среду—его содержание не-
редко превышает 100% насыщения. Для синтеза
органических веществ растениям кроме углерода необхо-
дамы азот, фосфор, кальций, железо, магний и другие
злемеяты, которые водоросли получают из окружающей
среды, всасывая их всей поверхностью тела. Многие во-
доросли усваивают и органические вещества.
Пределы! а я глубина развития водорослей *в водоемах
зависит от прозрачности воды: от 1 м й менее —в мут-
ных золах и до 100—200 м — в морях и озерах с боль-
шой прозрачностью воды.
По различию в наборе пигментов и по особенностям
морфологии и биохимии (состав клеточных оболочек, за-
пасные вещества) различают 10 типов водорослей: си-
не-зеленые, золотистые, пиррофитовые, диатомовые, раз-
ножгутиковые пли желто-зеленые, эвгленовые, зеленые,
каровые, бурые, красные.
По своему строению водоросли могут быть однокле-
точными, колониальными и многоклеточными. Размеры
тела водорослей колеблются от долей микрометра до
60 м.
Водоросли по условиям обитания делятся на две ос-
новные группы: бентосные и планктонные. Первые за-
нимают прибрежные области водоемов, где растут,
большей частью прикрепляясь ко дну либо к различным
подводным предметам, или свободно лежат на^дне. Вто-
рые занимают главным образом открытую область во-
доема и представлены микроскопическими формами,
свободно взвешенными в толще воды.
•Во всех пресноводных и солоноватых водоемах, осо-
бенно в водохранилищах и прудах, преобладают сине-
зеленые, диатомовые и зеленые водоросли. По масшта-
бам развития в планктоне первое место занимают сине-
зеленые водоросли (афанизоменон, микроцистис, ана-
бена); на втором месте стоят диатомовые (мелозира,
астерионелла, циклотелла); из зеленых—протококковые
(хлорелла, педиаструм, сценедесмус) и перидинивые
(перидиниум, церациум) играют второстепенную роль,
но в прудах нередко вызывают цветение воды. В прес-
ных и солоноватых водоемах чрезвычайно .распростра-
ненными формами являются нитчатые водоросли (кла-
дофора, спирогира, эдогониум, стигеоклониум, хара и
др.). Прикрепляясь к подводным предметам и расте-
ниям, они образуют длинные космы или скопления на
дне. Массовое развитие нитчатых водорослей, наблю-
даемое на облицовочном материале (камни, бетон), су-
щественно затрудняет эксплуатацию каналов в связи с
уменьшением их пропускной способности, приводит к
нарушению работы насосных станций, ухудшению каче-
ства воды по цвету и запаху.
6.3. ВОДНЫЕ ЖИВОТНЫЕ
Некоторые водные животные оказывают существен-
ное влияние на условия водоснабжения й на здоровье
человека.
Простейшие мельчайшие одноклеточные организмы
состоят из протоплазмы и ядра (свободно живущие и
паразитирующие). Они развиваются в водах с большим
содержанием органических веществ и являются показа-
телями загрязнения водоема.
Наличие в воде дезинтерийной амебы (корненожки)
вызывает тяжелое заболевание прямой кишки человека.
Амеба имеет размер до 30 мкм в диаметре, очень под-
вижна. Цисты сохраняются долгое время в воде.
Губки — неподвижные животные, прикрепляющиеся к
подволны^ предметам и ко дну. Губка (бадяпа) зача-
стую закупоривает водозаборные сооружения и трубы
и при отмирании придает воде рыбный и пнилостцый
запах.
Кишечнополостные — обитатели пресных и солонова-
тых вод. В солоноватых водах часто встречается гидро-
идный полип--кордилофора, напоминающий по внеш- -
нему ваду растение. Он прикрепляется к субстрату
(камни, дерево, металл) я образует кустики длиной
8-у45 см. Широко распространен в Азовском л Каспий-
ском морях, в Финском заливе и в опресненных частях
Черного моря. Нарастая на внутренних стенках труб
водоводов, он уменьшает их диаметр (например, с 800
добООмМ).
Глава 6. Биология воды
33
та/встречают^^п^есЙхР^со^н.'0^1* бур0Г0 ЦВе’
обрастают водопроводные сооружения^п*’ Мшанками
го нарушается их .работа иух4ш^ че'
Эсеныо в колониях образуются статобласты —зимую’
Х>"шХ"тор"
Нематоды круглые черви делятся на свободно'
живущих и паразитирующих. Нематоды паразитирую-
щие приносят большой вред животным и человеку. Мно-
гие из них патогенны. Прямое заражение происходит
через воду, содержащую яйца. Личинка вылупляется
уже в кишечнике. Одним из самых крупных круглых
глистов, живущих в кишечнике человека, является чело-
веческая аскарида, которая имеет длину 15—40 см.
Ришта —• медицинский струнец, опасный паразит;
развивается под кожей человека, имеет длину 32_100
см. Заражение человека происходит через воду, содер-
жащую циклопы. Распространен в Средней Азии.
Власоглав — беловатый червь длиной до 50 мм, имею-
щий нитевидный утонченный передний конец тела, кото-
рым он глубоко внедряется в слепую кишку человека.
Заражение — через воду.
Свайник —красноватый глист длиной 10—18 мм —
возбудитель хлороза, вызывает малокровие.
Олигохета — группа кольчатых малощетинковых
червей размерам от 0,5 до 5 см. При достаточных пита-
нии (наличие органических веществ) и температуре чис-
ло олигохет в фильтрах увеличивается иногда настоль-
ДИИ ВЫДеЛЯЮТ ЯД, который является аргавячагапш слрди-
пением.
Корабельный червь (тереда)—шашень, морской мол-
люск-древоточец беловатого цвета с сильно редуциро-
ванной раковиной в передней части. Длина его до 35 см,
диаметр 7—9 мм. С помощью хоботка он сверлит ходы
в дереве и проникает внутрь его, разрушая дерев явные
сооружения..
Положительная роль губок и моллюсков в том, что
они, пропуская через свое тело большое количество во-
ды, задерживают взвешенные вещества и тем самым
способствуют самоочищению водоемов.
нии и диаптомусы служат пищей для рыб.
Баланусы — морские желуди — неподвижные рако-
образные. Длина их 5 мм. Широко распространены в
Черном море. Нарастают на подводные поверхности
морских судов. Из сверлящих дерево рачков в Черном
море широко распространены лимнория и хелюра.
Пиявки отличаются от других кольчецов нялюкем
присосок. Встречаются на водопроводных сооружееиях,
в песке и на стенках фильтров.
Насекомые находятся в воле в виде личинок, например
личинки комара хирсномиды длиной 5 мм, живущие в
иле. В теплое время года из личинок я куколок развива-
ются насекомые, летающие вблизи водоема. Если личин-
ки насекомых попадают на очистные сооружения, в
местах их скопления появляется гнилостный залах, уве-
ко, что фильтры приходится выключать из работы.
Моллюски — мягкотелые. Тело большинства из них
состояние.
покрыто твердой раковиной из известковых солей, ко-
торая плотно прикреплена к омываемы-м водой поверх-
ностям с помощью слизи, выделяемой подошвой ноги
моллюска. На водопроводных сооружениях встречаются
разнообразные -моллюски (планорбис, лимнеа, вальвата,
битвиния, дрейссена и др.). ,
Наиболее нежелательно наличие в воде моллюска
дрейссены, вызывающее обрастание водозаборов, реше-
ток и труб. Поверхность раковины — зеленоватая с по-
перечными темными полосами, длина ее 50 мм. Размно-
жается дрейссена с помощью яиц я плавающих личинок
размером 75—160 мкм все лето и до глубокой осени.
Численность этих моллюсков составляет от 110 до 5 тыс.
экземпляров на 1 м2 с биомассой от 0,16 До 1,5 кг/м2.
Для развития моллюска дрейссены оптимальны сле-
дующие показатели: »
6.4. ВЫСШИЕ ВОДНЫЕ РАСТЕНИЯ х
В водоемах, особенно в стоячих и медленно текущих,
большое место занимают высшие эожые растейкя (мак-
рофиты): цветковые, споровые и высшие водоросли. В
медляют их рост.
Укореняющиеся в грунте растения (тростямк, рогоз,
камыш, кубышка, кувшинка и др.) при миаералыюм пи-
тании извлекают значительную часть солей из донных
кислород « « . ( I , , . .1
температура воды » , * » » « «
pH ...
окисляемость перманганатная . *
Са2+ ...................... * » «
скорость течения « , ....
Ci— .....
прозрачность1 воды * . . . . .
не менее 50% насыщения
18—-25*С
5—15 мг/л
20—90 >
. 0.05—1 м/с
не более 250 мг/л
40—200 см — по диску
Секкн (крест)
отложений. Погруженные и свободно плавающие расте-
ния поглощают соли из воды всей своей поэерхаостью.
Суммарное содержание минеральных элементе» » расте-
ниях определяется зольностью, колеблющейся в преде-
лах от 6 (осока) до 40% (хары).
При автот
яия использу! _
тения с плавающими дастьями поглощают углерод из
СО,, НСО Г в даже ОО3"• уменьшая его содержание в
воде и образуя трудно растворимые карбоваты иль-
JA'C
Дрейссена очень чувствительна к изменению окис-
ляемости. Наличие ила отрицательно влияет на ее
развитие. Дрейссены широко распространены в рацоне
Каспия, Волги, Оки, Дана, канала имени Москвы
И т. д.
Моллюск — лимнеа-прудовик; раковина моллюска
башневадная, является промежуточным хозяином ряда
гельминтов, паразитирующих в человеке и домашних
ЖИВОТНЫХ.
Мидии —морские двустворчатые моллюски; ракови-
на вздутая, черного' цвета, блестящая. Взрослые мидии
достигают длины 10 см, развиваются
зуя у берегов массовое скопление—банки. Прикрепляют-
ся они и к стенкам яодоводов, образуя обрастания, ми-
2 Звк. 523 j
дня и отчасти магетя.
Полупогруженная растительность является дополни-
тельным источником потерь воды при испарении (транс-
пирации).
6.5. ЗАРАСТАНИЕ ВОДОЕМОВ
И МЕРОПРИЯТИЯ ПО БОРЬБЕ С НИМ
(Процесс зарастания водоемов высшей
тельностыо наблюдается в прибрежной
зоне медленно текущих рек, капталов, озер, прудов в во
лохранилищ. Формирование макрофитов в водохрани-
лище определяется его морфометрическими особенности-
ми.
w и____________« площадью мелководья (лито-
раль), близкой к площади глубоководья (пелагваль) «ад
н
34
РАЗДЕЛ I. Общие вопросы проектирования водоснабжения
большей ее» развитие макрофитов с первых же лет про-
текает очень интенсивно. Быстрому^ ходу процесса ста-
новления и смены растительных сообществ способствуют
следующие факторы: а) благоприятные климатические
и трофические условия; б) обилие зачатков макрофитов;
в) постоянный уровень в вегетационный период; г) силь-
ная нзрезанность береговой линии.
2. В водохранилищах и других водоемах иной мор-
фометрии роль макрофитов в круговороте веществ ни-
чтожна на первом этапе становления и не возрастает в
дальнейшем.
Зарастание водоемов может происходить наступлением
на воду наиболее распространенных в природе и укоре-
няющихся в грунте .(тростник» рогоз, камыш, кувшинки)
или свободно плавающих (элодея, рдесты, хары) расте-
ний (<рнс. 6.1) или заболачиванием водоема путем зибу-
на или сплавины, т. е. ковра, образованного сплетением
корневищ и стеблей ,(рис. 6.2),
Рис. 6.1. Зарастание озера
Рис. 6J. Нарастание сплавов на озере
/—торф сплавин; 2—мутта; 3—сапропелевый торф; 4—сапропелит
Высшая водная растительность в водоемах может
играть хак отрицательную, так и положительную роль.
потери воды на транспирацию полупогруженной расти-
тельности, особенно при массовом ее развитии; б) умень-
шение площади и объема воды в водоеме; в) ухудшение
теплового режима пр удов-охладителей (заросли аккуму-
лируют таиюту солнечного излучения и теплоту нагре-
тых сбросных вод); г) уменьшение циркуляционных те-
чений (температура воды в этих зарослях временами на
5—6Х вьнпе температуры в открытой воде); д) ухуд-
шение качества воды в результате обогащения продух-
таив распада (органическими веществами, биогенными
элементами) при разложении и отмирании растительно-
сти (в среднем при минерализации 1 г воздушно-сухой
массы макрофитов в 1 л воды увеличивается содерж^-
ане углерода в 1,4 раза, органического азота в 2,2 раза
аммонийного азота в 6 раз, нитратного азота в 2 раза’
фосфора фосфатов в 2—3,5 раза) а выделение в процес-
се жизнедеятельное™ растительности метаболитов, из-
воды; выделеЕНе зарослями тростни-
ка веществ, токсичных для молоди рыб; ж) засорение
сеток водоприемников я насосав; з) засорение теплооб-
мевнои аппаратуры.
2. Положительная роль растительности: а) гашение
волны, препятствие эрозии берегов, задержание смывае-
ti]
мых дождями наносов с водосборной площади, что пре-
пятствует увеличению заиливания водоемов, о) \мень-
шеиие в воде содержания солей в процессе транспира-
ции полупогруженной растительности, в) обогащение
воды растворенным кислородом в процессе фотосинтеза
погруженной растительности и уменьшение содержания
солей жесткости; г) улучшение качества воды в резуль-
тате жизнедеятельности растительности, которая мине-
рализует органические вещества (фенол, его производ-
ные, нефть и др.) и уменьшает содержание биогенных
элементов, тем самым ограничивая цветение воды.
Для борьбы с зарастанием водоемов проводятся сле-
дующие мероприятия:
предупредительные — регулярное частичное удаление
из водоема водной растительности; посев культурных
водных растений — риса (с последующим его сбором
осенью);
механические — удаление водной растительности
вручную косами, камышекосилками (например, типа
«Экокс» или КСП-27); обработка ведется на глубину
воды до 1 м; растения типа тростников после двукрат-
ного выкашивания почти перестают отрастать на срок
не менее четырех-пяти лет;
биологические — использование растительноядных
рыб (белого амура, толстолобика и др.), хорошо прижи-
вающихся в водоемах в разных климатических условиях-
6.6. С А НИТА РНО-БАКТЕРИОЛ ОГИ ЧЕС КОЕ
И БИОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДЫ
Санитарно-бактериологический анализ воды устанав-
ливает степень бактериальной ее зараженности, в част-
ности наличие фекальных загрязнений. Санитарно-бак-
териологическая характеристика основывается на уста-
новлении общего числа бактерий и бактерий — показа-
телей фекального загрязнения воды (бактериум коли —
кишечной палочки). Результаты анализов выражаются
количеством кишечных палочек в 1 л воды(количиндекс)
по ТОСТ 2874—73.
6.7. ДОННЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ
Донные отложения в водоемах могут быть разделены
на аллохтонные — приносимые извне наносы поверхно-
стного стока; осадки сточных вод; пылеватые частицы
и соли, приносимые ветрами; автохтонные, образующие-
ся в водоеме. В состав автохтонных отложений входят:
неорганические продукты разрушения берегов; соли, вы-
павшие из воды; органические вещества, образовавшие-
ся в связи с неполным разложением водных организмов
(планктона, макрофитов и др.) и накоплением устой-
чивых продуктов их разложения (например, гумусовых
веществ).
Донные отложения вызывают изменения: прозрачно-
сти воды; цветности воды; солевого состава воды в
результате вымывания солей из донных отложений и об-
менных реакций между донными отложениями, грунта-
ми берегов и водной массой (например, обмен кальция
на натрий и др.).
Кислород в процессе жизнедеятельности организмов,
развивающихся в отложениях, поглощается из воды
главным образом бактериями, которые в результате
'биохимического распада донных отложений способствуют
поступлению в воду легко гидролизуемых, усваиваемых
организмами форм азота, фосфора и др,
Сол и, выпавшие в процессе жизнедеятельности расти-
тельности (транспирация, фотосинтез), полностью в
воду не возвращаются, что приводит к выходу нх из
солевого баланса (например, кальция до 35%).
Глава 6. В оология воды
35
6.8. ЗАГРЯЗНЕНИЕ
И САМООЧИЩЕНИЕ ВОДОЕМОВ
Любой практически чистый водоем населен оа-нооб-
разными растительными и животными организмам-»
установившимся газовым режимом, обе^ечиваюшиу в
зодоеме нормальный ход оюиглитД^ 1! мвающим в
вых процессов. °™сЛительно-зосстановитель-
В чистых водоемах в весенне-летний период с чаи-
большим развитием растительных - с
j i-ocinняшных форм (высшей волной
растительности, особенно погруженной, фитопланктона
нитчатых водорослей) окислительные npouecc^npeS
дают над восстановительными. Смена сообществ ко-
оенно в планктоне, протекает спокойно и не о^ы^ает
значительного влияния на физико-химические уровня.
Осенью, вследствие понижения температуры воды и
воздала большинство организмов, главным образом рас-
тительные, отмирают и разлагаются, обогащая при этом
золу продуктами распада. Легко окисляемые вещества
довольно быстро минерализуются бактериями (сапро-
фитами, аммонификаторами), гриоами, акти ио минета ми
и др.
Окислению органических веществ способствует также
непрерывно поступающий из атмосферы кислород. Не
малую роль в окислении играет гидрология водоема__
скорость течения, струй-ность, очертания берегов, рельеф
дна и характер его отложений. Наиболее трудным пе-
риодом для рыб, зоопланктона и бентоса является зим-
ний, когда продуцирующих кислород растений нет, а
поступление его из атмосферы после ледостава прекра-
щается. Несмотря на понижение жизнедеятельности ор-
ганизмов зимой, все же потребление кислорода ими,
хотя и медленно, но осуществляется. В некоторых даже
чистых водоемах к весне запаса кислорода не хватает.
Спуск в водоемы неочищенных или недостаточно
хорошо «очищенных сточных вод, содержащих различные
вещества как органического, так и минерального харак-
тера оказывает существенное влияние на развитие от-
дельных видов и на взаимоотношения между организма-
ми, т. е. воздействует на весь ход биологических про-
цессов в водоеме.
Установлено, что самоочищение загрязненных вод
осуществляется в результате биологического круговоро-
та ('баланса), включающего процессы синтеза органиче-
ских веществ, их трансформацию и разрушение. Ско-
рость процесса самоочищения зависит от климатических
условий, гидрологии водоема, его морфометрии и мощ-
ности, а также от степени и характера загрязнений.
С анитарн а я гидр обио л огня р азр абатыв ает м етоды оцен хи
степени загрязненности воды по индикаторным орга-
низмам (—1000 видов), видовой состав которых харак-
теризует степень загрязнения или чистоты воды в источ-
нике. Метод определения таких показателей, как содер-
жание О2, СО2, БПК, ХПК, формы азота, серы, железа
и пр., соответствующих степени загрязнения или чисто-
ты по сапробным организмам, позволяет решить задачу
точней, чем ранее применявшиеся методы исследования.
В целях обеспечения населенных пунктов хорошей
питьевой водой санитарные гидробиологи разрабаты-
вают методы оценки качества воды и определяют сов-
местно с санитарными врачами пригодность мест забора
воды для питьевого водоснабжения. Наряду с этим они
*13 уч а ют закономерности процессов самоочищения в во-
доеме и на очистных сооружениях.
Многие вещества (органического и минерального ха-
рактера), вносимые в водоемы со сточными
поверхностным СТОКОМ, ЯВЛЯЮТСЯ ТОКСИЧНЫМИ. 1ОКСЯЧ-
ные вещества влияют на развитие гидробионтов, вызы-
вая нарушения в их организме, которые в
те приводят к изменениям в фауше и флоре биоценоза и
препятствуют самоочищению водоемов.
Зак. 523
jjTYrjl
ЦВЕТЕНИЕ ВОДЫ
И МЕРОПРИЯТИЯ ПО БОРЬБЕ С НИМ
Цветение воды это массовое развитие некоторых
планктонных организмов, особенно часто провсходящее
в непроточных водоемах (табл. 6.1).
таблица, ел
КОЛИЧЕСТВО НЕКОТОРЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ,
РАЗВИВАЮЩИХСЯ ПРИ ЦВЕТЕНИИ ВОДЫ
Микроорганизмы Число клеток в 1 л —1 Ваошеса. г|М»
Протококковые < , , , , я . Диатомовые . » • * « , > Сине-зеленые (нити) , # а 4 * 115 или. 5.9—37 мля. 5030-300(ХЮ 31,2^470 15—25
Биомасса сине-зеленых
водорослей (как наиболее
широко распространенных в водоемах) в период макся-
мальиого развития достигает 50 кг/м3, в результате чего
загрязняет водоемы продуктами распада органнчесох
веществ (аммиак, фенол и др.). Цветность воды увели-
чивается до 40—50*.
Цветение воды резко изменяет дзет, заш к вкус
воды. Интенсивность запаха зависит от количества орга-
эфирные масла. Сняе-эелеяые
низмов,
продудиру
водоросли выделяют токсичные вещества, которые могут
вызывать заболевания рыб, падеж скота и тяжелые за-
болевания человека (желудочные, аллергические, гаф-
фская, юксовско-сартланская болезни). Цветение воды
создает большие затруднения при жплуатацди очистных
Сооружений (
дит к быстрому засоренню фильтров),
вода становится непригодной для некоторых производств
сортов бумаги), про-
(например, производство выс
мышленная аппаратура, работающая на талой воде
быстро засоряется, ухудшается качество питьевой воды.
В связи с этим для эксплуатаотн водопроводных соору-
жений имеет большое значение возможность предвидеть
момент зспъ
‘lilt:
цветения в водоеме.
Мероприятия по борьбе с цветением воды следую-
щие.
1. Механические — расположение зсасдаа
л труб
ниже той толщи воды (2 м), в которой концеяттжруется
основная масса шййктонных водорослей; применение
сеток и мшфосетш (задерживающих часть планктона),
устанавливаемых у мест забора воды на очветяые соору-
жения; мехаочвжая аэраоия воды в водоеме.
Экспериментальные исследования показали, что аэра-
ция воды значительно снижает содержание в водоемах
сине-зеленых водорослей (например, количество водорос-
лей в повердаостном слое а течение двух недель умень-
шалось с 8600 до 0,2 тыс. акз. в 1 л). __
2. Биологические—развитие вовой растительности,
препятствующей цветению (см. и. 6-5).
3. Химические — обработка водоемов медным купо-
росом CuSOt SHjO, применяемым в дозах 0.3—1 мг/л
(для протококковых водорослей лоза увеличивается до
2 мг/л); при содержании в воде быкарбоаетов более
200 мг/л и органических веществ по перманганатной
окнсляемостя выше 15 мг/л доза должна быть увеличена
риодически удалять со дна яловые отложекя^‘??^*а'
щие органические вещества; снимать с
поверхности воды с помощью самоходной плавающей и
сосной станции: повышать степень клслорадного насы-
щения природных слоев воды путем искуоственаов
uhr лневматечеекжж трубчвтумя или а*»®1"*"
торами, сооружения каскадных дамб, а также интенсив
«ого перемешивания воды; перед
водоем обязательно подвергать нх очжтке.
36
РАЗДЕЛ /. Общие вопросы проектирования водоснабжения
Для предупреждения цветения воды во вновь соору-
жаемые водохранилищах необходимы следующие меро-
приятия:
удаление пней, мусора и дернового покрова с ложа
водохранилища до его наполнения водой;
расположение места водозабора с учетом направле-
ния господствующих ветров; возможность забора воды
из различных слоев;
исключение поступления в водоем неочищенных про-
мышленных и бытовых сточных вод;
установление (при проектировании) средних глубин
не менее 15—20 м, максимальной проточности, мини-
мальной изрезанности берегов; при наличии мелководных
зон заселение их высшей водной растительностью.
6.10, БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБРАСТАНИЯ
И МЕРЫ БОРЬБЫ С НИМИ
В практике эксплуатации водопроводов большие
затруднения возникают вследствие обрастания сооруже-
ний разного рода растительными и животными организ-
мами. Обросшие водными организмами трубы и аппара-
тура резко уменьшают объем подаваемой воды, нару-
шают охлаждение воды, осложняют работу конденса-
торов электростанции. При гибели организмов обраста-
ния в трубах, отстойниках и водопроводных сооруже-
ниях ухудшается качество воды.
В систему водоснабжения могут попасть любые
организмы, обитающие в источнике водоснабжения. Од-
ни, попадая на очистные сооружения, вымирают (алло-
хтонное население), другие, найдя для себя подходящие
условия, размножаются (автохтонное).
Борьба с обрастаниями сложна. Первыми появляются
студенистые массы зооглейных бактерий, вслед за ними
появляются нитчатые бактерии (кустики или налет бе-
лого или кирпично-розового цвета). Интенсивность раз-
вития биологических обрастаний находится в прямой за-
висимости от содержания в воде растворенного кисло-
рода; от температуры воды (при температуре свыше
40°С большинство организмов, образующих обрастания,
развиваться не могут); от скорости потока (.скорости,
превышающие 2 м/с, препятствуют развитию обраста-
ний). Новые трубки из меди и латуни задерживают раз-
витие обрастаний. Обрастания оказывают влияние на
химический состав воды, .вследствие чего она может
ТАБЛИЦА 6.2
МЕРЫ БОРЬБЫ С БИОЛОГИЧЕСКИМИ ОБРАСТАНИЯМИ
Организмы обрастаний
Меры борьбы
1. Зооглея, нитчатые бактерии, водные
грибки, инфузория» червя
Хлорирование дозами, обеспечивающими остаточный хлор в наиболее отдаленных
участках 0,5—1 мг/л. Хлорирование периодическое, в зависимости от времени обра-
зования на трубах или на ловчих пластинках слоя обрастаний около 0,5 мм соглас-
но следующим примерным данным:
Продолжительность образования слоя, ч Интервалы хлорирования, ч Продолжительность хлорирования, мин
2 2 15
4 4 20
8—24 8—16 30
48 и более 24 45—60
2. Организмы цветения совместно с раз-
вивающимися зооглейными и нитчатыми
бактериями
3. Железобактерии
4. Серобактерии (в водах, содержащих
сероводород)
5. Мшанки, губки
6. Ракообразные (баланусы), гидроидные
полипы (кордилофоры)
1. Моллюски:
а) дрейссена
б) мидии, матиллястер
я) древоточцы (корабельный червь)
с.8’^?е’аеЛеаы$ я Диатомовые водоросли
о а <5рыагальяых бассейнах)
я™ рачкв <к(>нтахампусы). пи-
в загрузке фильтров) хиаомитющцеся
Периодическая обработка хлором и купоросом: доза хлора должна обеспечивать
остаточный хлор в наиболее отдаленных участках 0,5—1 мг/л; доза купороса — 0,2—
04 мг/л Си. Режим обработки см. п. 1
Обезжелезивание воды, поступающей в водопровод^ Периодическое выключение
участков водоводов, заполнение раствором хлора с концентрацией до 25 мг/л на 8—
24 ч и последующая промывка. Механическая очистка труб при интенсивном зарас-
тании
Очистка воды от сероводорода. Периодическое выключение участков водоводов»
заполнение раствором хлора (см. п. 3) и последующая промывка
Периодическое хлорирование (см. п. 2). Защита отдельных элементов сооруже-
ний яеобрастающимн покрытиями. Периодическая промывка водоводов и камер во-
дозаборов сбросной горячей водой с температурой 43—50°С
Периодическое хлорирование. Защита отдельных элементов сооружений необрас-
тающими покрытиями. Поддержание скоростей движения воды в трубах более
Uf / м/с
л 7}р1едва/Рительиое хлорирование воды до дозы остаточного хлора (через 30 мин>
0,6—1 мг/л в период май — октябрь для предотвращения развития личинок. Периоди-
ческая промывка водоводов н камер водозаборов сбросной горячей водой
с температурой 43—-5СгС. Режим промывки —в течение 4—5 ч через 10—15 сут в пе-
риод развития дрейссены, Защита отдельных элементов сооружений необрастающи-
?^Ъг01?ыт^?ми’ Периодическая обработка воды медным куцоросом дозйми 4—
Нежим обработки —в течение 1 ч через 2 сут в период развития дрейссе-
ны. Механическое удаление.
хлоРиР°вание дозами около 1 мг/л в период апрель — ноябрь. Пе-
®°ловодов и камер водозаборов сбросной горячей водой с тем-
43""б(ГС- Обработка медным купоросом дозами 4—6 мг/л Си. Режим об-
1 « через 2 суток в период развития мидий. Защита отдельных
элементов сооружений необра стающим и покрытиями *
деревянных конструкций креозотом под давлением с предварительным
вакуумированием. Расход креозота 250—350 мг на 1 м* древесины
обРа?°™а медным купоросам для создания концентрация Си в
охлаждающей воде 1—1,5 мг/л
•п»« пРеДваРятелья°в хлорирование воды для предотвращения разви-
аК' периодическая промывйа фильтров» При развитии взрос-
хлодя ^ЪоСМмНг/л3аГРУЗКИ *ильтрст с o6PatfOTK°ft хлорной водой с содержание»
Г лава 7. Гидравлические расчеты
57
приобретать агрессивные свойства по отношению к ме-
таллам (например, в случаях обогащения воды серо-
водородом, углекислотой и др.). д серо
Основным мероприятием по борьбе с биологиче^ими
оорасташгями является хлорирование воды Выбюр ре-
жима обработки воды следует принимать в соответствии
с данными, приведенными в табл. 6.2, с учетом хЛ0а0-
поглощаемости воды. В разные сезоны года режимы
хлорирования^ могут быть различны (в зимний период
оорасгании образуется больше, чем летом).
_При борьое с биологическими обрастаниями может
наитп применение ультразвук. Опыты показали ито пои
озвучивании в течение 20-30 с дрейссены, циклоны
ко.ювраг.ки и другие представители зоо- и фитопланк-
тона гибнут. Защитные электрофильтры при переменном
напряжении в 220—380 В с расстояниями между элект-
родами, дающими плотность тока на них около 25 мА/м\
вызывают 100%-ную гибель личинок дрейссены. Этот
метод, пригоден для небольших расходов воды. Приме-
няется и метод катодной зашиты металлических поверх-
ностей гид.рс-ооружеяий и водоводов от обрастания
дрейссены. Катодная поляризация металлической по-
верхности водовода при пложоста тока 156 мА/м* я
скорости движения пресной воды 0,7—22 м/с препятст-
вует обрастанию дрейссеиой.
Для очистки аппаратуры от обрастаний можно прн-
меиять гидролневмагическую промывку, подавая одно-
временно с водой сжатый воздух. Хлорирование воды
следует производить после тщательной отметки аппара-
туры от обрастаний.
ГЛАВА 7~
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
7.1. ОСНОВЫ ГИДРОСТАТИКИ
Л. Основные физические
свойства жидкости
При технических расчетах обычае пользуются пие-
магической вязкостью v==ji/p, измеряемой в ы*/с или в
Ст. Значения т для воды при различных тежератуцах
даны в табл. 7Х
Наиболее часто -применяемой в гидравлике характе-
ристикой жидких тел является ее удельный вес у, изме-
ряемый в Н/м3: y~G/Vt где G— вес тела; V— объем.
От удельного веса у следует отличать относитель-
ный удельный вес б, показывающий отношение веса
единицы объема данной жидкости к весу такого же
объема дистиллированной воды при температуре 4°С.
Для дистиллированной воды при 4°С 6=1, а у—
=9806,7 Н/м3 {табл. 7.1).
ТАБЛИЦА 7.1
ЗНАЧЕНИЯ УДЕЛЬНОГО ВЕСА ВОДЫ
ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ
Л °C у, Н/м3 Л °C у, Н/м» /, °C V. Н/м*
0 4 9805,4 9806,7 14 16 9800 9796,9 40 50 9731 9691
6 9806,4 18 9793,5 60 9643.7
8 9805,6 20 9789,6 70 9590,3
10 9804,2 25 9778,5 , 80 9531,6
12 9802,3 30 9765 100 9401,2
ТАБЛИЦА 7Д
КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ВЯЗКОСТЬ ВОДЫ
о
5
10
12
0,0178
0,0152
0.0131
0,0124
14
16
18
20
МШ
0,ОШ
0.0106
0,0101
0,0080
0,0066
0.0WI
0,0028
Рис 7.1. Схема для <юяснеая> повгптя «градиент ско-
рости»
Отношение массы жидкости к ее объему назьгвается
плотностью жидкости р, измеряемой в кг/м , г/см , т/м .
р—т/Уу где т — масса тела.
свобод-
исто падения (существует зависимость ю
стванно связь между V и р выражается вами» s
у—pg или P=ylg- Плотность воды p»lwu кг/м .
Свойство 'Жидкости сопротивляться усилиям сдвига
назьгвается вязкостью. Единичное усилие сдвига
А» '
где цдинамическая вязкость, Па -с;
грддиент скорости, равный tg₽ [р—угол каса
* тельной к елюре скоростей (рис. Wi-
fi. Давление на плоские фигуры
мвленне покоящейся жидкости в
то-й^одящейся иа глубиве * под свободой поверх-
ностью, ,, „1
где л- давление иа свободной поириюстл. иди «ваеш-
нее» давление, Па.
Давление у* сверх имеющегося «и свов?’’?
лиич'и называется иябыточныл давлением. Если А*
павеохноста равно атмосферному Л—Р».
манометрическим да»-
избыточное давление —
леввем.
РАЗДЕЛ I. Общие вопросы проектирования водоснабжения
В большинстве случаев гидротехнической практики
бывает необходимо определить силу гидростатического
давления на поверхность фигуры
Р = р F F у Лд, (7.3)
где F —г площадь поверхности фигуры;
й0—глубина погружения центра тяжести фигуры
(рис. 7.2).
b — ширина фигуры.
Вектор силы давления проходит через центр тяжести
эпюры давления (см. грпс. 7.2), т. е. через точку С. _
При вертикальном положении тела (рис. Ао) пс-
=Л0,эш так, для треугольной эпюры й0,эп=-^- Н.
Для трапецеидальной эпюры координаты центра тя-
жести находят или аналитически по формуле
с -4- 2 d
hn = (И — а) +------------- а, (7.6)
Л0. эп 7 3 (с + d) v 7
где с и d — ординаты эпюры давления, или графически
(см. рис. 7.3). На продолжении верхнего основания
трапеции откладывают отрезок, равный нижнему осно-
ванию, а на продолжении в противоположную сторону
нижнего основания — отрезок, равный верхнему основа-
нию. Концы отложенных отрезков соединяют прямой
диагональной линией. Середины верхнего и нижнего ос-
нований трапеции соединяют средней линией. Точка пе-
ресечения упомянутой средней линии с диагональной ли-
нией и является центром тяжести трапецеидальной эпю-
ры давления. Через него пройдет вектор силы давления
Р, который при пересечении с плоскостью тела опреде-
лит центр давления на него.
Рис, 72. Эпюра гидростатического давления на прямо-
угольную фигуру
В. Давление
на цилиндрические поверхности
Давление жидкости на (Цилиндрическую поверхность
с горизонтальной образующей определяется как геомет-
рическая сумма горизонтальной и вертикальной состав-
ляющих. Горизонтальная составляющая силы давления
жидкости на цилиндрическую поверхность (рис. 7.4)
Рх равна силе давления на вертикальную проекцию
цилиндрической поверхности, перпендикулярную иско-
мой составляющей, и ичаправлена со стороны жидкости
нормально к вертикальной проекции поверхности:
Px^^xYAo, (7.7)
Рве. 7.3. Графический способ нахождения центра дав-
ления на прямоугольный щиток
Точка 'приложения силы давления называется цент-
ром давления; ее координата находится по формуле
где zc — координата центра давления, отсчитываемая в
плоскости фигуры от свободной поверхности;
—координата центра тяжести фигуры, отсчитыва-
емая также в плоскости фигуры; если фигура
находится в вертикальном положении, то
гс=лс (глубине погружения центра давле-
ния), а *0=^;
момент инерции фигуры относительно горизон-
тальной оси, проходящей через центр тяжести
убиения uaj видно, что центр давления на
плоскую фигуру, как правило, находится ниже центра
на h/lFzt) и лишь при гори-
зонтальном положении фигуры координаты z© и ze со-
впадают.
^Сила давления на прямоугольную фигуру, имеющую
ПОСТОЯННУЮ ширину. IU
где S площадь эпюры давления на рассматриваемое
тело (треугольник или трапецию); при этом ор-
даваты эпюры выражают величину давления
а измеряются в Па;
где Рх — горизонтальная составляющая силы давления
на цилиндрическую поверхность;
цилиндрической по-.
х — вертикальная
проекция
, верхности;
Ао— глубина погружения центра тяжести верти-
кальной проекции.
Вертикальная составляющая силы давления жидко-
сти на криволинейную поверхность Pv равна весу жид-
кости в объеме V так называемого «тела давления» (см.
рис. 7.4—7.6):
Py = yV. (7.8)
Тело давления есть объем, ограниченный цилиндри-
ческой поверхностью, проекцией ее на плоскость свобод-
ной поверхности жидкости и вертикальной ее проекцией
(см. рис. 7.4).
Если жидкость находится над криволинейной поверх-
ностью, то вертикальная составляющая направлена вниз.
Если жидкость находится под криволинейной поверх-
ностью, то вертикальная составляющая направлена
вверх.
Полная сила давления Р определяется геометриче-
ской суммой СИЛ Рх И Ру:
Направление равнодействующей Р определяется уг-
лом р, значение которого находят по формуле
fg₽ = Py/Px. (7.10)
Горизонтальная составляющая аилы давления ггрой»
3»
-------------------------------------Глава 7, Гидравлические расчеты
дет через центр тяжести эпюры давления иа »
ную проекцию поверхности (см пис тзл л веР™каль-
составляющая силы давления пройдет ^»Гертвкальяая
сти тела давления. Вектоо силГт через центр тяже-
жен пройти через точку пересечения^г°ыДрВлен:1я Дол-
Р к горизонту. Точка С пересечения И Ру Под у1'лом
криволинейной поверхностью АВ являе^Г^®вКТОра с
ления жидкости на эту поверхность Л т Центром дав-
1. Сегментный затвор (см. рис. 7.4). Паяй И, Ь
рх — Fxyh0 = b Ну Н12 = ЬуНг12\ ч
\sin2 a-360 2 tg a j J
3аТВ0р (CM‘ '₽ИС’ 7j5)> Даиы Н'Ь>ая
Рис. 7.4. Эпюра гидростатического давления на цилин-
дрическую поверхность
Px = bYfl«/2; т
Py = yb [RH* (1 — cosa/2)—nR»a/360J. р7,12^
3. Цилиндрический затвор (см. рнс. 7.6). Даны Я и Ь:
Px=by ГР/2-, |
Ру = У (V~V'r)=yV'=уЬяН*1й, J (71а>
где V — объем АВ CD;
V' — объем BCD;
V" — объем ABD.
72, ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ
Рис. 7.5. Эпюра гидростатического давления на сектор-
ный затвор
Потери напора на преодоление гндравжчеекях со-
противлений делятся на две категории: а) потери напп-
ра на трение по длине потока Л*; б) местные потере на-
пора hMl вызываемые резким вменением конфнгурацин
границ потока.
Полная потеря напора на данном участке
= + (7.14)
Потери напора, а также распределение скоростей ио
сечению потока сущее
Режим течения потока определяется по критерию
Re^ReKp, где Re—безразмерное число Рейнольдса;
ReKp—критическое жло Рейнольдса.
Для труб круглого сечения Re=od/v, для потоков с
другой формой поперечного сечения к для открытых ру-
сел Re'=oR/v„ где и—средняя скорость; d и R — диа-
метр и гидравлический радиус.
Критическое значение числа Рейнольдса в трубах
ReKP—20004-2400; ReKp—500-=-600; для открытых ру-
сел RCkp =
4-900.
Рис. 7.6. К определению давления на цилиндрический
затвор
Потеря напора по длине как при ланинарйом, так »
при турбулентном течения ® напорных трубах круглого
сечения определяется по формуле Дарси — Вейсбаха:
а в открытых руслах—по формуле
(7-15)
(7.16)
Вели криволинейная (поверхность является поверхно-
стью кругового цилиндра (см. рис- 7.4), то полная сила
давления (будет (нормальна к цилиндрической поверхно-
сти и пройдет через ее центр кривизны под углом р к
горизонту; точка пересечения С силы давления с криво-
линейной поверхностью будет центром давления.
Ниже приведены частные случаи давления на цилин-
дрические поверхности.
где X—коэффициент трения по длине;
I — длина участка трубы или русла; ,
dcR — диаметр и гидравлический радиус сечевяя тру-
бы или поперечного сечения русла; №<«vx
(w—площадь сечения; X—смоченный пери-
метр);
С—коэффициент Шези.
При лавгинарвом течения X определяется по формуле
Пуазейля: ^64/Re. (7.17)
‘ Между коэффициентом трееия Л и коэффициентом
Шеви С существует зависимость
X = 8g/C* (7-,8>
ели
c«yeiA-
(7.W)
40
РАЗДЕЛ L Общие вопросы проектирования водоснабжения
Данные о значениях коэффициентов трения X в тру-
пах из различных материалов приведены в главе 15.
Потери напора в местных сопротивлениях (рис. 7.7)
определяются по формуле Вейсбаха:
нз
(7-20)
где ? — коэффициент местного сопротивления;
и—средняя скорость в сечении за сопротивлением.
Теоретические значения коэффициентов при актече-
нии из щели, основанные на гидромеханическом реше-
нии Н Е. Жуковского для идеальной жидкости, следу-
ющие: е = 0,633; Ф=0,695; И = п/(л+2) = 0,611; « =
=4 073. Распределение скоростей и давлении в сжатом
сечении на расстоянии d!2 от стенки, полученное В. В.
Ведерниковым, приведены на рис. 7.9 и 7.10.
Для практических расчетов значение |.t принимают
равным 0,59—0,61. Меньшим размерам отверстия соот-
ветствуют большие значения р.
4
Рис. 7.7. Мест-
ное сопротивле-
ние (задвижка)
Рис. 7.9.
Эпюра давления в Рис. 7.10. Эпюра рас-
струе пределения скоростей
в струе
В табл. 7*3 приведены значения $ для различных со-
противлении.
7Л. ИСТЕЧЕНИЕ ЧЕРЕЗ ОТВЕРСТИЯ И НАСАДКИ
А. Малые отверстия в тонкой стенке
ПРИ й'сгечении через малые отвер-
~ баков (рис. 7.8) с
? определяется
'ST?? 0 тонкой стенке резервуаров, i
где d— диаметр отверстия,
по формуле
Рис. 7.11. Типы от-
верстий в стенке со-
суда
(2 = 11(0 /2£Я0>
где ц==вф — коэффициент расхода; здесь
коэффгадаент сжатия струи; ф
вит скорости:
‘(7.21)
8=С>сж/(0 —
— коэфф иди-
/7.22)
коэффициент кинетической энергии
атом сечеиии; £ — коэффициент
сопротивления выходной кромки отвер-
стия); к
ш — площадь отверстия;
77О—полный напор над центром отверстия:
77o=7f-{-o0/(2g) (p(j — скорость подхода).
Рис. 7.8. Схема
истечения через
отверстие
Сжатие струи при истечении через отверстия бывает
полное, когда струя получает сжатие по всему перимет-
ру, и неполное, когда часть периметра отверстия примы-
кает к продольным стенкам (рис. 7Л.1, 7).
•Полное сжатие разделяется на совершенное и несо-
вершенное. Совершенным сжатием считается такое, ког-
да дно и стенки с боков не влияют на сжатие струи; это
бывает в том случае, если расстояние от любой стороны
контура отверстия до направляющих стенок сосуда не
меньше тройного поперечного размера отверстия, т. е.
Л>3д и /2>3а (рис. 7.11, 77). Несовершенным сжа-
тием называется такое, когда дно и боковые стенки
влияют на сжатие струи; такое сжатие бывает при бо-
лее близком расстоянии отверстия от направляющих
стенок ((рис. 7.Ы, 777).
В случае неполного сжатия коэффициент расхода
рнп будет больше коэффициента расхода jx для полного
сжатия:
Стенка считается тонкой при
-ад 4.
толщине ее в < (2
Мнп = И + (1 +cnlp)t (7.23)
где р — периметр всего отверстия;
п — часть периметра без сжатия;
с=бДЗ для круглых и с=0Д5 для прямоугольных
отверстий.
При истечении через затопленное отверстие расход
определяется по формуле
Q = {1(0/275, (7.24)
где z — разность уровней ясидкЛхпи с обеих сторон от-
верстая.
I
Глава 7. Гидравлические расчеты
РАЗДЕЛ I. Общие вопросы проектирования водоснабжения
Продолжение табл. 7.3
Местное
сопротивление
Схема
Формулы н значения коэффициентов Q
Вход в трубу из
резервуара
При выпущенном в резервуар конце трубы в зависимости от 'б/d и b/d
б/d Значения £ при b/d
0 0,002 0,01 0,05 0,5
0 0,5 0,57 0,63 0,8 1
0,008 0,5 0.53 0,58 0,74 0.83
0.016 0,5 0,51 0,53 0,58 0,77
0,024 0,5 0,5 0,51 0,53 0,68
0,030 0,5 0,5 0,51 0,52 0,61
0,050 0,5 0,5 0,5 0,5 0,53
Выход из трубы в
большой резервуар,
реку
При выходе из трубы через диафрагму, установленную в
конце трубы, £ зависит от , отношения площади сечения отвер-
стия <во к площади сечения трубы ©i
(Do/CDs 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
С 268 66,5 28,9 15,5 9,81 5,8 3,7 2,28 1,56
№
Поворот трубы
При резком повороте трубы круглого сечения Sa= %о» (’-cosа) (7.30)
d, мм 20 25 34 39 49
W 1.7 1.3 1.1 1 0,83
При плавном повороте трубы круглого сечения ^a=^90°a’ где а — коэффициент, зависящий от угла поворота а: по А. Я« Миловичу. при о<90° a=sin а; по Б. Н. Некрасову, при а > >90°. д = 0,7 4-0,35 а/90. (7.32) По А< Д, Альтшулю С90о= [0.2 + 0.001 (100 М«] {7 33)
Трубы Значения Sggo При R/d
1 2 4 6 10
Гладкие 0,22 0,52 0,14 0,28 0,11 0,23 0,08 0,18 0,11 0,2
Шероховатые
При плавном повороте трубы прямоугольного сечения
Од “ 590е0’ ГДе В90° “ °*124 + 8.1 W(2 Я)]3, s (7.34)
*/(2 /?) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0.7 0,8 0,9 1
®90° 0,12 0.14 0,18 0,3 0,4 0,64 1,02 1,55 2,27 3.23
Глава 7t Гидравлические расчеты
Продолжение yo&jl
сопротивление
Схема
Диафрагма в ци-
линдрической трубе
Формулы и значения коэффициентов £
С3 зависит от отношения {d—
Задвижка
sfd 0 1/8 i 1/4 3/8 1/2 5/8 3/4 7/8
! i 0,94$ 0,656 1 0,74 0.609 1 0,466 1 0,315 0.1»
' ts | ° | 0,07 i 0,26 0,81 * 2,06 | 5,52 1 П 97Л
Для задвижки Лудло полностью открытой L=M),I1 — 0.12
Вентиль (полностью
открытый!
Дисковый дроссель-
ный (поворотный)
клапан
Для вентиля с прямым
Св-3-5.5
Для вентиля с наклонным шпинделе*
а. град ^iRP । а, град Чи> <U град Сад
5 10 15 20 0,9* 0,59 0.9 1.5* 2.51 35 40 45 50 3.92 6.72 10.8 18.7 32.6 В SM 118 251 751 *л
При полностью открытом краже яжвжогт от отшмяежп a/d
a{d 0J 0.15 0.2 0.25
&ЖР 0,05-0.09 0.1—0.16 1 0.17—0,2* 0.25-8,35
Для дроссельного затвор* типа «баттерфляй» • трубах боль-
шого диаметра Сдр можно каходить ио формуле £др
44
РАЗДЕЛ I. Общие вопросы проектирования водоснабжения
Продолжение табл. 7,3
Местное
сопротивление
Всасывающие и
приемные клапаны с
сеткой
Схема
Формулы и значения коэффициентов £
Значения £ при dt мм
Тип клапана 40 50 75 100 150 200 250 300 350 400 500 750
Клапаны и сетки 12 10 7,85 7 6 5,2 4,4 3,7 3,4 3,1 2.5 1,6
Обратные кла- паны 18 11 8 6,5 5,5 4,5 3,5 3 2,5 1,8 и
принимать 5=5 4-10
При невыясненной конструкции следует
* = 05 ^-1 5 **=5
Ответвления
^05 >=?.? ^0,15
Примечание. Для других типов местных сопротивлений
справочной литературе (см. список литературы).
значения б следует принимать согласно данным, приведенным* в
5. Большие отверстия
о тонкой стенке
Для расчета больших отверстий в тонкой стенке
(при нстеченкн из-под щита) можно применять те же
формулы (7.23) и (7.24) со следующими ориентировоч-
ными значениями коэффициента расхода, рекомендован-
ными Н. Н. «Павловским:
Малые отверстия с полным сжатием..............
Отверстия средних размером со сжатием струн
со всех сторон при отсутствии направляющих
стенах, в среднем . . ...................* «
Отверстия больших размеров с несовершенным,
ио всесторонним сжатием, в среднем . . . .
Данные отверстия (не имеющие сжатия снизу)
со значительным влиянием бокового сжатия
Дойные отверстия с умеренным влиянием боко-
вого сжатия ..................................
Дойные отверстия с плавными боковыми подхо-
дами .................... . .. . . . t ,
Отверстия с весьма плавными подходами (ис-
«якмштелъмые случаи) воды со всех сторон (пря-
условяя обязательной лабораторной проверки)
0,6
0,65
0,70
0,65—0,70
0,70—0,75
0,80-0,85
0,90
В. Истечение через насадки
Расход яри истечении через насадки определяется по
формуле
Q = И У 2 gя0. (7.36)
Внешний цилиндрический насадок. При длине н^сад-
«а /2>(3-?4)d он может работать полным, сечением
(рее. 7Л2д), В этом случае Ц=Ф=0,82.
В работающем полным сечением насадке в сжатом
сечанж! струи близ входа наблюдается (вакуум Лвдк«
«0,75 Яо; nge затотленном выходе Л>в11=О,75 2г-Лп,
где =г+о0 / (2g) (г—разность уровней с обеих Сторон
к^сздаа); ha— величина подтопления снизу. Вакуум
независимо от Яо не может превысить 6—7 м.
Рис. 7Л2. Насадки
При наклонном положении внешнего цилиндрическо-
го насадка коэффициент расхода уменьшается в зависи-
мости от угла а (по отношению к нормали к стенке)
(табл. 7.4).
ТАБЛИЦА 7.4
ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА РАСХОДА
ДЛЯ НАКЛОННЫХ ВНЕШНИХ НАСАДКОВ
а. град р- а, град ! Р*
0 0,815 40 0,747
10 0,799 50 0,731
( 20 1 0,784 60 0,719
30 ( 0,764
Внутренний цилиндрический насадок,
внутренний цилиндрический насадок не
(рис. 7.12,6) водой и имеет коэфк)
ЕеЗоШЖ
При 1^.3 d
заполняется
........................ .. .лент расхода Цв
—0,61, При Z>(3-j-4)d внутренний цилиндрический
насадок заполняется водой и Ц=0,71. (рис. 7.12, б').
Глава 7. Гидравлические расчеты
♦
Конически сходящийся нйсйпшл /
фициент расхода (ЯД?±.И»5,. К»ф-
меняется , зависимости от утла конусно ™ ? ST. 7 5)'
*7 Г
Время полного
вуара (при Я2—0)
опорожнения оя наполнения резер-
ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА РАСХОДА
КОНИЧЕСКИ СХОДЯЩЕГОСЯ НАСАДКА
о 2 2 V Ну
‘н>- ..
(7.40)
0, град
1
3
5
10
13,5
I*
0,852
0,892
0,920
0,937
0,945
< 3, град 16 20 25 30 35 45
р.
0,938
0.922
0,908
0,896
0,883
0,857
углеКкон\сноста 5 7° в насадок '<Р®- 7.12, в'}. При
g=0,5 (для выходного сечения насадка) ’ что
Коноидальныи насадок (рис. 7.12, г). Коэффициент
расхода достигает значения ц=9,97-0,98. При 2Е
криволинейного очертания на круговое ц=095
Г. Истечение при переменном, напоре
Будем предполагать резервуары призматическими,
т. е. площадь сечения резервуара по высоте Q=const
(рис. 7.13).
Рис. 7.13. К опре-
делению времени
опорожнения приз-
матических сосудов
Истечение при постоянном притоке Qo- Для равнове-
сия притока и расхода необходимо было бы иметь над
. выходным отверстием <напор
(7.37)
“° 2£ЦаС01
При Hi<CHq будет происходить увеличение напора
до П\ (см. рис. 7,13), при U\>Hq будет происходить
уменьшение напора до Hi.
1В|ремя, требуемое для изменения напора от /Л до Нъ
М О V2g г *
ъ V%-
(7.38)
~Г Г -‘•«о •** ---
VHv-VhJ
Время опорожнения или наполнения резервуара. Для
опороокнения призматического резервуара от уровня Hi
до уровня Яд с истечением в атмосферу или под уровень
(рис. 7jl4,a н б) или наполнения его от уровяя Я, до
уровня Hi из большого бьефе с постоянным напором
(рис. 7.14,в) требуется время
Я.
(7.39)
Истечение при переменном напоре под переменный
уровень. При истечении жидкости из одного резервуара
с переменным уровнем в другой резервуар с переменным
уровнем (см. рис. 7.14,в) время изменения напоив от
Нх до Н2
переменном напоре под переменный
777777777.
Рис. 7.15. К
делению времени
опорожнения не-
прнзм этических со-
судов
(7-42)
Рис. 7.14. Схемы истечения в шлюзах
Время, необходимое для полного уравнения горизон-
тов в резервуаре (Я2—0).
Н|Н
Истечение при переменном напоре жэ непрязматиче-
скмх резервуаров. При наличия притока Q==const время
опорожнения или заполнения вепрвзматическнх резер-
вуаров (рис 7.15).
л н
н<
Qdz
Qdz
где М ^p}'2g — модуль «стечения.
= (7.43)
М ш
46
РАЗДЕЛ I, Общие вопросы проектирования водоснабжения
Формула ~ является общей
времени опорожнения для всех случаев.
При полном опорожнении или наполнении
формулой
№=0)
(7.44)
— ^ыакс*
ТАБЛИЦА 7.6
ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ШЕРОХОВАТОСТИ
КАНАЛОВ В ЗЕМЛЯНОМ РУСЛЕ
Каналы
Если 2=^(г) выражается простой функций от 2, то
интеграл X легко решается. При отсутствии притока
(Qo=.O) решение интеграла еще 'более упрощается.
7А. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
ОТКРЫТЫХ РУСЕЛ И КАНАЛОВ
ПРИ РАВНОМЕРНОМ ДВИЖЕНИИ ЖИДКОСТИ
Рассчитываемые на пропуск расхода больше
25 м3/с:
в связных н песчаных грунтах и торфах ♦
> гравелисто-галечных грунтах . .
Рассчитываемые на пропуск расхода от 25
до 1 м3/с:
в связных, песчаных грунтах и торфах * .
< гравелисто-галечных грунтах . . . . .
Рассчитываемые на пропуск расхода меньше
1 м3/с . . . ..............................
Периодические действия
0,02
0,0225
0,0225
0,025
0,025
0,0275
Гидравлический (расчет открытых русел и каналов,
работающих в квадратичной зоне сопротивления, произ-
водится по формуле Шези:
v = С /ЯА (7.45)
Примечание. Для каналов в земляном русле, выпол-
няемых взрывным способом, значение коэффициента шерохова-
тости повышается на 10—20%.
где i — гидравлический уклон.
п
ТАБЛИЦА 7,7
ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ШЕРОХОВАТОСТИ
КАНАЛОВ В СКАЛЕ
Поверхность ложа канала п
Хорошо обработанная . . . 0,02—0,025
Посредственно обработанная без выступов , 0,03—0,035
То же, с выступами » , , , »................. 0,04—0,045
Т А Б Л И Ц А 7.8
ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ШЕРОХОВАТОСТИ КАНАЛОВ
С ОДЕЖДОЙ
Одежда
Бетонная облицовка, хорошо отделанная . «
То же, грубая . . . . _.................,
Сборные железобетонные лотки..............
Мостовая булыжная.........................
Облицовка тесаным камнем..................
Кладка бутовая на цементном растворе . .
Покрытие из асфальтобитумных материалов
Покрытие дерном..................♦ . . . .
0,012—0,014
0,015—0,017
0,012—0,014
0,02—0,25
0,013—0,017
0,017—0,030
0,013—0,016
0,030—0,035
Для облегчения расчетов в табл. 7.6—7.8 даны зяаче-
тая коэффициентов шероховатости п для различных
грунтов и покрытий каналов, а на рис. 7J 6 —график
для определения С по формуле Павловского:
(7.46)
где
» — 2.5 /« — 0,13 — 0,75//? (/п —0,1). (7.47)
Значения у по этой формуле приведены на рис. 7.17.
Выбранный при проектировании уклон капала-должен
создавать такую среднюю скорость течения воды, кото-
рая обеспечивала бы выполнение условия Ряа<о<Ои,
где о»»—незааляющая скорость (для среднего диамет-
ра а€р взвешенных в потоке наносов); иеразмь&а-
ющая скорость (для среднего диаметра фракций грунта
на дне русла или неукрепленного кжала).
Рис. 7.17. Значения показателя степени у в формуле
Павловского
[ IQJS'J:
>.<>,< 1
Глава 7. Гидравлические расчеты
47
Леви «ила ирсдл^Гетш’фо^у™оростей в каналах И, И.
иг Гк
где »- «"Г"
"ас“
^НЗ — 0,01
(7.48)
MM
J-
ЗНАЧЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ КРУПНОСТИ
d, мм W, мм/с
0,005 0,0175
0,01 0,0692
0,02 0,277
0,03 0,623
0,04 1.11
0,05 ’ 1.73
d, мм
w=
0,06
0,07
0,08
0,09
0,1
0,125
W, ММ/с d, мм W, мм/с
2,49 0,15 15,6
3,39 0.175 18.9
4,43 5,61 6,92 0,2 0,225 0,25 21,6 24.3
10,81 0,275 20,7
Рис, 7Л8. Значе-
ния незаиляющей
скорости (по фор-
муле Леви)
$ц,М/С
2Д
3
0J9
0fff
0,5
ш>гЗПа ’ПОТОХ мутный И влечет взвешенные наносы, то
нер аз бывающая скорость при одной и той же глмбиве
потока возрастает в зависимости от мутности
Увеличение яерззмьгааюшей скорости в мутлоипт^же
io
8
в
о
о
связных грунтах
Для облегчения расчетов иНз на рис. 7.1В приведен
( w \
график пНз=/! I г-т— , RI при п=10,0225. В случае» ког-
$ \ к “ср /
да насыщение потока частицами наносов крупнее
0^25 мм превышает 0,01 % по весу» в формулу (7,48)
вводят еще один дополнительный коэффициент
(7.49)
4
где р — процент (по весу) взвешенных наносов круп-
Рис.
7.20, Значения неразмывающих скоростей в связ-
ных грунтах
но'стью > 0,25 мм.
a
,01 ’
Если (канал проложен в грунте, а откосы и дно кана-
ла не укреплены, то средняя скорость течения потока о
в канале при выбранном уклоне не должна быть больше
нер замывающей скорости потока для заданной величи-
ны среднего диаметра фракций прунта dt т. е. o<vB.
Неразмывающая скорость определяется для несвязных
грунтов по рис. 7.19; для рыхлых грунтов, согласно
рекомендации И. И. Леви, неразмывающая скорость не-
сколько уменьшается н принимается где £=
=0,85.
Для учета неравномерности распределения средних
скоростей по ширине канала проверка на размыв про-
изводится по максимальной скорости на оси канала.
<акс=аиср> (750)
где a ==»il Д 4-1,2. '
можно учитывать по предложенной Б. И. Студеютяико-
вым зависимости*
Оа = он У1 4-3₽’/*- (7-51 >
Под связными грунтами подразумеваются грунты с
числом пластичности IF больше единицы. Допускаемые
(неразмьммющие) донные а средние скорости потока
для связных грунтов в свободных от коллоидных нано-
сов потоках можно принимать по рис. 7,20 в зависимо-
сти от расчетного сцепления Ср*оч. Расчетные значения
оцепления устаюаэлнвают хак произведение норматив-
ного сцепления С на коэффжиеят однородности л, т. е.
СР*сч=ЛС; при отсутствии данных коэффициент одно-
родности принимают ЛС=0,5.
Сечение канала трапецеидальной формы характери-
зуется отношением ширины канала по дну к его глуои-
48
РАЗДЕЛ 1. Общие вопросы проектирования водоснабжения
ае: Гидравлически наивыгоднейшее сечение оп-
ределяется по формуле
Pr e = b[h = 2 (J/'ГмГ3 - и) • (7.52)
Для различных заложений откосов значения Рг.н
приведены в табл. 7.10» Для наиболее распространенных
заложений откоса 1,5—3 гидравлически наизыгодяейшие
сечшня имеют относительно малую ширину по дну о =
(0»34-0>6)А, т. е. узкую и глубокую форму сечения,
редко применяемую на практике при строительстве ка-
налов из-за условий производства работ.
ТАБЛИЦА 7.10
ЗНАЧЕНИЯ А В ТРАПЕЦЕИДАЛЬНЫХ КАНАЛАХ
m 1 1,5 2 2.5 г 3 4 5 !
Зг.н 0,82В 0,606 0,472 0,385 0,325 0.246 0,198
0 2,62 2.69 2,91 3,22 3,59 4,42 5,33
Водослив практического профиля очерчен по контуру
нижней поверхности струи, переливающейся через водо-
слив с тонкой стенкой.
По типу сопряжения струи с нижним бьефом водо-
сливы разделяются на незатопленные, в которых уро-
вень нижнего бьефа не влияет на величину расхода и ус-
ловия перелива через порог, и затопленные, в которых
уровень нижнего бьефа влияет на величину расхода и
условия перелива.
По условиям подхода потока к порогу водосливы
разделяются на водосливы без бокового сжатия
(рис. 7.24,а) и на водосливы с боковым сжатием
(рис. 7.24,6).
Рис. 7.23. Водослив практи-
ческого профиля
Для того чтобы проектировать каналы, дающие для
заданного расхода отклонение средней скорости течения
о от См на величину не более 2—3%, следует прини-
мать отношение $=blht при котором для заложений
откоса 4,5—3 b — (2,74-3,6) А (см. табл. 7.10). Эта ши-
рена дает возможность пройти землеройному снаряду.
7.5. ВОДОСЛИВЫ
А, Классификация водосливов
Рис. 7.24. Водослив без бокового сжатия и со сжа-
тием
Водос,
и называется та часть сооружения (плоти-
ны, порога), преграждающего поток, через которую про-
исходит перелив воды. По типу преграждающей стенки
водосливы разделяются на водосливы с тонкой стенкой
(рис. 7.21), на водосливы с широким порогом (рис. 7.22)
и иа водосливы практического профиля (рис. 723).
Рис. 7.21. Водос-
лив с тонкой стен-
. ной
8)
1X12.1212211
'XTZTT2
Рис. 7.22. Водос-
лив с широким по-
рогом
Водослив с тонкой стенкой представляет собой стен-
ку с заостренной кромкой толщиной 6^(Oj14-Oj5)H
через которую (или через специальный вырез в ней) про-
исходит перелив воды. г
нем происходило плавно изменяющееся движение, близ-
кое к параллельно-струйному.
Рис. 7.25. Пороги водослива в плане
У водосливов без бокового сжатия ширина подходя-
щего к та потока В равна ширине порога Ь. У водо-
сливов с боковым сжатием ширина порога меньше ши-
рины потока, вследствие чего переливаюйхаяся через по-
рог струя испытывает с боков сжатие и имеет ширину
По расположению порога в плане водосливы разде-
ляются .на нормальные—водосливы с углом а===90?
и направлением подхода потока
(рис. 7.25,а), косые — водосливы с углом а<90*
(рис. 7Д5^б) и боковые — водосливы с углам сс“Оа
(рис. 725,е).
Глава 7. Гидравлические расчеты
49
Б. Водослив с тонкой стенкой
ВОДОСЛИВЫ С ТОНКОЙ СТРМкпй гт.ггг™
гидоометоической поят™ н ° применяются
гидромыгри jcuvoii практике для измерения оасхоля
в лабораториях, иа оросительных каналах и *
дотоках. Наиболее употребителен водослив ”
стенкой прямоугольного -------
мерениях он дает ошибку не более 1—2°/
Расход через такой водослив определяется
муле
в
воды
малых во-
с тонкой
очертания.
При из-
по фор-
Q — ™плЬ j/~2g t (7.53)
где тпл — коэффициент расхода в условиях плоской за-
Z 1-0,55 — ----------2------1 (7 55)
L \ в) (Я-ьр)2 ] ' ?
Если уровень нижнего бьефа за водосливом стоит
выше порога водослива, т, е. /i>P или Лп>0 я zlP<
<0,7, то водослив с тонкой стенкой называется затоп-
ленным (см. рис. 7.21). Расход через такой водослив
вычисляется по формуле
Q3 = m Ъ у 2g (7.56)
где Оз—коэффициент затопления: ♦
о3 = 1,05 (1 0,2 AJP) уД/Я. (7.57)
Н<> — H + v^l(2g) (р0 — средняя скорость на под
Ходе к водосливу).
По Базену, коэффициент расхода водослива без бо-
кового сжатия рассчитывается по формуле
0,405 +
0,0027
1+0,55
(7.54)
m =
__ ТАБЛИЦА 7.11
ЗНАЧЕНИЯ V 2g /Р/2 И КОЭФФИЦИЕНТА РАСХОДА m
&ЛЯ ПРЯМОУГОЛЬНОГО ВОДОСЛИВА
БЕЗ БОКОВОГО СЖАТИЯ
-> - - - - Коэффициент расхода m при высоте ребра
Я, м У 2g х ХН3/г водослива над дном в верхнем бьефе f \ м
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1
0.05 0, 495 0,43 0,426 0,423 0,422 0,421 0,42 0,419
0,06 0,0651 0,431 0,425 0,421 0,42 0,42 0,418 0,417
0.07 0,082 0,432 0,425 0,421 0,42 0,419 0,417 0,416
0.08 0,1002 0,433 0,425 0,422 0,419 0,419 0,416 0.415»
0,09 0.1196 0,435 0,426 0,422 0,419 0,418 0,416 0,415
0,1 0,14 0,437 0,427 0,423 0,419 0,418 0,416 0,414
0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,2 0.22 0,24 0,26 0,28 > 0,3 0,32 0,34 0,36 0,38 0,4 0,45 0,5 0.55 0,6 0,65 , 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 0,162 0,439 0.428 0,424 0,42 0,418 0,416 0,414
0,184 0,441 0.43 0,425 0.421 0,419 0,416 0,414
0,208 0,443 0,432 0,426 0,422 0,419 0,416 0,414
0,232 0,445 0,434 0,427 0,423 0,42 0,416 0,415
0,257 0,448 0,435 0,428 0.423 0,42 0,417 0,415
0,283 0,45 0,437 0,43 0,424 0,421 0,418 0.415
0,31 0,453 0.438 0,431 0.425 0,422 0,419 0,415
0,338 0,455 0,44 0,433 о-4*7 0.423 0,419 0,416
0,367 0,458 0,441 0,434 0.428 0.424 0,42 0.416
0,396 0,46 0,443 0,435 0.429 0,425 0,421 0,417
0Л57 0,466 0,447 0,438 0.432 0,427 0,422 0,418
0^521 0,472 0,45 0,441 0.434 0.429 0,424 0.419
0,587 0,656 0,728 0,802 0,878 0 957 0,477 0,482 0,454 0,457 0,443 0,446 ОЛЭб 0.43? 0.431 0.433 0,425 0,427 0,421 0,422
0,487 0.461 0,449 0.44J 0,435 0,428 0.423
0Л92 0/465 0,451 0.443 0,437 0,429 0,424
0,497 0,468 0.454 0,445 0,439 0.431 0,425
0,501 0,472 0.456 о! 447 0,441 0,432 0,427
V| C7U/ 1,038 1,13 1,34 1,57 1,81 2,06 2,32 2,59 2,88 3,17 3.47 3,78 4,1 4,43 0,505 0,475 0,459 0,44? 0,442 0,434 0,428
о; st 0,52 0,529 0,538 0,546 0,553 0,559 0,565 0,57 0,575 0,58 0,585 0,59 °’4S 0,486 0.494 0.502 0.51 0,517 0,523 0.529 0,535 0.54 0,545 0,55 0,555 0,461 0,467 0.474 6.48 0.486 0.492 0,498 0,504 0,509 0,514 0,519 0.524 0,529 0,451 0,456 0,461 0.466 0,471 0.476 0,481 0,486 0,491 0,496 0,501 0,506 0,61 0,444 0,449 0,453 0,458 0.462 0,466 0,47 0,474 0.478 0,482 0,486 0,49 0,494 0,435 0.438 0,442 0,446 0,449 0.451 0.455 0,458 0,461 0,464 0,468 0.471 0,474 0,429 0,432 0,435 0,438 0,441 0,443 0,446 0,449 0,451 0.454 0,456 0,458 0,46
В табл. 7.11 приведены значения f2g В f* и коэф’ фициент расхода m по Ребаку и лл подхо. слива без бокового сжатия (с учетом да). Для водослива с боковым сжатием коэффициент
расхода определяется по формуле -Ь\ в )
m А), 405 , «ж_о,<в - т н X
При +Р^>0,7, хотя h ц более Рч будет отогнашгый
прыжок и водослив будет работать как незатоплеаный.
Коэффициент расхода для косого водослива без бо-
кового сжатия по данным опытов, проведенных В С
Истоминой во ВНИИ ВОДГЕО, m'=#m (табл. 7.12) ‘
ТАБЛИЦА7.12
____ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА V
tt. град 15 । 30 | 45 60 90
k’ 0,86 0,91 0Л4 0,% 1.0
Для незатоплеииого треугольного водослива
<2=1.4Я*/‘-
(7.58)
Более точные значения расхода воды через треуголь-
ный водослив при а—90° (рис. 7.26) дает формула
Кинта:
Q = 1,343 Я2'47- (7.59)
Для везатоплеяного трапецеидального водослива
(рис. 7.27) с шартаой
С=1,865//л. ' (7.60)
Рве. 726, Треугольный водослив
Рис. 7.27. Трапецеидальный водослив
50
РАЗДЕЛ /. Общие вопросы проектирования водоснабжения
В. Водослив практического профиля
* Профиль водосливных плотин с напорной стороны
обычно устраивают вертикальным, а форму сливной по-
верхности приближают к параболическому^ очертанию
нижней поверхности струи, падающей с гребня водосли-
ва (см. рис. 7^23). Это дает возможность избежать об-
разования вакуума на сливной поверхности под струей,
вредно влияющего ла прочность плотины. Такое очерта-
ние водослива называется безвакуумным. Координаты
для его построения при 7/=1 м приведены в табл. 7.13.
Для других расчетных напоров все значения х и у сле-
дует умножать на //рас я.
вающего боковое сжатие в зависимости от Р)Н л bjB,
могут быть взяты из табл. 7.14.
Коэффициент расхода водослива шал = 0,32-4-0,385
(табл. 7Л5) и по данным А. Р. Березинского может
быть определен по формулам:
при прямоугольном (входном ребре
Ипл = 0,32 + 0,01 0>4б_0>75р(/Лг ’ (7.62)
при закругленном вхрдаом ребре
3>~Р]Н
щпл = 0,36 + 0,01 1>2 + 1>5р/я •• (7.63)
ЗНАЧЕНИЯ КООРДИНАТх И у
ТАБЛИЦ А 7.13
X 0 0.1 0,2 0.4 0.6 0.8 I 1.2 1.4 1.7 2,5 3 3.5 4 4.5
У 0.126 0.036 0,007 0,006 • 0,06 0,147 0,256 0,393 0.565 0,873 1,96 2,82 3.82 4,93 6,22
ТАБЛИЦА 7.14
ТАБЛИЦА ЗНАЧЕНИЙ k^m/m^
/ Входная грань Значения k при Ь{В
0,2 0,3 0.4 0,5 0,6 ► 0,7 0,8 0,9 1
Прямоугольный водослив с прямоугольными 0 0,826 0,832 0,845 0,864 0,887 0,912 0,94 0,97 1
ГСТОЯМИ 0,5 0,886 0,89 0,9 0,912 0,926 0,943 0,96 0.98 1
1 0,904 0,908 0,915 0,925 0,938 0,951 0,966 0,982 1
2 0,923 0,924 0,93 0,94 0,95 0,961 0,973 0,985 1
3 0.931 0,932 0,938 0,945 0,956 0,967 0,976 0.988 1
Прямоугольный и закругленный водосливы 0 0,908 0,012 0.92 0,93 0,941 0,954 0,968 0,984 1
с закругленными устоями 0.5 . 0.938 0,942 0,946 0,961 0^961 0,97 0,98 0i99 1
1 0,95 0,951 0,956 0.963 0,967 0,975 0,983 0,992 . 1
2 0,958 0,96 0,963 0,967 0,973 0,979 0,985 0,993 1
3 0,964 0,955 0,967 0,972 0,977 0,982 0,988 0,995 1
(При уровне нижнего бьефа, лежащем ниже гребня
водослива, последний считается незатопленным и расход
через него определяется по формуле (7.53), в которой
/Ппл»0,49.
При b<zB возникает явление бакового сжатия, учи-
тываемое введением в формулу (7.53) коэффициента
который принимается по табл. 7Л4.
При повьипепии уровня лижиего бьефа выше порога
водослива пропускная способность его уменьшается. Это
увтыэается введением в формулу (753) коэффициента
затопления а», зависящего от отношения Нв/Н, где Нв—
превышение уровня авжнеФо бьефа аад гребнем водо-
слива (см. рис. 7.23).
Г. Водослив с широким порогом
Расход через незатоплеиный водослив с широким по-
рогом с учетом бокового сжатия вычисляется по урав-
нению
Q^km^b VTgH^K (7.61)
Зяачения коэффициента k в формуле (7Л)1), учиты-
ТАБЛИЦА 7.15
ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА РАСХОДА ВОДОСЛИВА
С ШИРОКИМ ПОРОГОМ tn пл ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ФОРМЕ
ВХОДНОГО РЕБРА
Форма входно- го ребра Значения тпл при Р]Н
0 0,25 0,5 0,75 1 1.5 2 2,5 3
Прямоугольная Закругленная 0,385 0,385 0,363 0,375 0,35 0,373 0,342 0,37 0,337 0,367 0,33) 0,364 0,325 0,362 0.323 0.361 0,32 0.36
При Р/Я>3 значения тПл остаются неизменными и
равными 0,36 для закругленного и 0,32 для прямоуголь-
ного ребра.
Глава 7. Гидравлические расчеты
Глубина сжатия в копир
определяется зависимостью h. — cll / УчаС7Ка порога
где
С = —- _ ° 385 — ^пл
3 0,95- 2 тпл
го„р“”;;"'"22Гт’п"”"'й w
<2з = а3 k тпл bgH'J*. (7.65)
Значение коэффициента затопления аа по А Р Гру-
зинскому приведено в табл. 7.16. €ре
(7.64)
ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАТОПЛЕНИЯ С
"п/«0 *3 } 1 ЯпГЯ0 ♦ 1 4 1 »пГ«о 03
ол 0,8! 0,82 0,83 0,84 0.85 0,86 1 0.99 0,99 0.98 0,97 0,96 ) 0,95 ! 0,87 ' 0.88 0,89 1 о,9 li 0,91 i| 0,92 0,93 0,9 0,87 0,84 0,82 0,78 ffiSSSSS 6 6 © о О О 0.74 0,7 0,66 0.59 0.5 0.4
ГЛАВА8
НОРМЫ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ И НАПОРЫ
8.1. НОРМЫ ХОЗЯИСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО
ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ
Нормы хозяиственно-питьевого недопотребления в
населенных пунктах принимают по СНиП 11-31.74 (табл.
ТАБЛ ИЦА 8.1
НОРМЫ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ
ДЛЯ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ
Степень благоустройства районов
жилой застройки
Водопотреб-
ление на одно-
го жителя
(за год)»
л/сут
Застройка зданиями, оборудованными внут-
ренним водопроводом и канализацией без
ванн . . , ........................... . 125—160
То же, с ваннами и местными водонагре-
вателями ................................* 160—230
То же, с централизованным горячим водо-
снабжением « . . . . . » . < < а 230—350
Примечания: 1. При водопользовании из водоразборных
колонок норму среднесуточного за год водопотребления на од-
, ного жителя следует принимать 30—50 л/сут.
2. В нормы водопотребления включены все расходы воды на
хозяйственно-питьевые нужды в жилых и общественных здани-
ях (по номенклатуре, принятой в главе СНиП П-Л.2-72), за
исключением домов отдыха, санаториев и пионерских лагерей.
3. Выбор норм водопотребления в пределах, указанных в таб-
лице, производится в зависимости от степени благоустройства
и высоты зданий, а также климатических и других местных ус-
ловий.
4. Для сельских населенных пунктов с числом жителей до
3000 человек следует принимать меньшую норму недопотребле-
ния. л
5. Количество воды, на нужды местной промышленности, об-
служивающей население, и на неучтенные расходы допускается
принимать дополнительно в размере 5—10% суммарного расхода
воды на хозяйственно-питьевые нужды- населенного пункта.
При централизованной системе горячего водоснаб-
жения с непосредственным отбором воды нэ тепловых
сетей до 40% общего расхода воды подается потреби-
телям из сетей теплоснабжения.
Расчетный (срещяий за под) суточный расход воды»
м3/сут, на хозяйственно-питьевые нужды в населенном
пункте следует определять по формуле
где — норма водопотребления» принимаемая по
табл. 8Л;
N — расчетное число жителей.
Расчетные расходы воды в сутки наибольшего н
наименьшего водопотребления, м3/сут, вычисляют по
формулам:
(8.2)
Коэффициент суточной неравномерности водопотреб-
ления, учитывающий уклад жизни населения, режим
работы предприятий, степень благоустройства зданий,
изменение водопотребления по сезонам года и дням не-
дели, надлежит 1фвнкмать Кеут.ж*же —1,14-13;
Ко ут.жжж —0.7 4-0,9.
Расчетные часовые расходы воды, м’/ч, следует оп-
ределять по формулам:
Фч.ккс ~ Чсут.масе^* 1
„ Л
?члоя *ч.мжн 'ьсутлпге* ‘ J
Коэффициент часовой неравномерности водопотреб-
ления находится из выражений:
(8.4)
где а — коэффициент, учитывающий степень благоуст-
ройства зданий» режим работы предприятия и
другие местные * условия: ам»жс —1.24-1,4;
Ом жж—0,44-0,6;
р — коэффициент» учитывающий число жителей в
населенном пункте (табл. 8.2).
Распределение расходов воды по часам суток в на-
селенных пунктах и на промышленных предприятиях
на хозяйственно-питьевые нужды и поливку должно
пригашаться по графикам водсюотреблввяя. Расходовать
воду на поливку следует в часы минимального хозяй-
ственно-питьевого и прочего водопотребления.
Нормы расхода воды на поливку в населенных пунк-
тах и на территории промышленных предприятий дол-
жны приниматься в зависимости от типа покрытия^ тер-
ритории и способа ее поливки, вида наслждатй. клима-
тических и других местных условий (табл. 8.3)>
При отсутствии данных по видам благоустройства
(зеленые насаждения, цюезщы я т. л.) суммарный рас-
ход воды на поливку в пересчете на одного жителя
следует принимать в зависимости от местных условии
и перспектив развития благоустройства этих террито-
рий в пределах 30—90 л/сут.
РАЗДЕЛ I. Общие вопросы проектирования водоснабжения____.
ТАБЛ И Ц A S.2
ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА р
Число жителей. Аиакс Рмнн
тыс. чел.
До 0.1 4,5 0.01
0.15 0.2 ' 4 3.5 0,01 0,02
0.3 0,5 3 2.5 0,03 0,05
0.75 U 0,07 *
I 9 0,1
1,5 1.8 0.1
2.5 1.6 0,1
4 1.5 0,2
5 1,4 0,25
10 1,3 0,4
20 1,2 1,15 0,5
50 0,6
100 1,1 1,05 0.7
300 0,85
1000 и более I 1 1
Примечания: Я. Суточный расход воды в населенном
пушсте с районами, имеющими различную степень благоустрой-
ства жилой застройки, следует определять как сумму расходов
по отдельным районам с соответствующей нормой недопотреб-
ления и числом жителей.
2. Коэффициент & при определении расходов воды для рас-
чета сооружений и сети, включая сети внутри квартала или
микрорайона, следует принимать в зависимости от числа об-
служиваемых ими жителей, а при зонном водоснабжении — с
учетом числа жителей в каждой зоне.
Т А Б Л И Ц А 8.3
НОРМЫ РАСХОДА ВОДЫ НА ПОЛИВКУ
Назначение расхода воды Измери- тель Нормы рас- хода воды, л/м1
Механизированная мойка усовершен-
ствоваяных покрытий проездов и пло- щадей На 1 мой- 1.2—1.5
Механизированная поливка усовер- ку
шеяствованных покрытий проездов и площадей . . . , На 1 по- 0,3—0,4
Поливка вручную (из шлангов) усо- вершенствованных покрытий тротуаров ливку
и проездов Поливка городских зеленых и аса ж- То же 0,4—0,5
деняй
Поливка газонов и цветников . Поливка посадок в грунтовых зимних >
теплицах ...... Поливка посадок в теплицах стел- В 1 сутки 15
лажных зимних и грунтовых весенних, парнидах всех типов, утепленного грун-
та . . . . у г То же * 6
сетей про-
воду на
При наличии на территории предприятий
изводственного водоснабжения расходовать аа
зеленых насаждений допускается
этих сетей, если качество воды соответствует сани-
тарным и агротехническим требованиям. У
m и?™™ надлежит принимать в зависимости
от климатических условий.
_„^1°РМЫ расх.ода иолы на хозяйственно-питьевые нуж-
нойпредприятиях зависят от видов
цехов и числа работающих в смену (табл. 8.4).
!7оЭ*ФИ«32?₽^ЕННО ПИТЬЕВОГб ВОДОТПО?РЛЕЕЛЦЕНИЯ И КОЭФФИЦИЕНТЫ НЕРАВНОМЕРНОСТИ РАСХОДОВ ВОДЫ . НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
Цехи С тепловыделением более и 1 t f f . Остальные ....... Нормы расхо- да на 1 чело- века в смену, л 45 Коэффициент ча- совой неравномер- ности водопотреб- ления 2,5 3
Часовой расход воды на одну душевую сетку на
промышленных предприятиях следует принимать рав-
ным 500 л; продолжительность пользования душем —
45 мин после окончания смены.
Число душевых сеток принимается в зависимости
от числа работающих в максимальную смену, числа
человек, обслуживаемых одной душевой сеткой, и груп-
пы производственного процесса (табл. 8.5).
ТАБЛПЦА8.5
ЧИСЛО ЧЕЛОВЕК НА ОДНУ ДУШЕВУЮ СЕТКУ
Группа производственного Расчетное число человек
процесса на 1 душевую сетку
Пб, Пг. Пд, III 3
1в. Из, lie, IVa, IV6 5
Ila 7
16 15
Санитарная характеристика груш! производствен-
ных процессов принимается согласно указаниям п. 2.2
СНиП II-M-3-68.
Расходы воды на производственные нужды промыш-
ленных и сельскохозяйственных предприятий (в настоя-
щем справочнике не приводятся) должны определяться
на основании технологических данных.
Норхмы водопотребления для определения расчетных
расходов воды в отдельных жилых и общественных зда-
ниях, при необходимости учета сосредоточенных расхо-
дов, следует принимать в соответствии с главой
СНиП П-Г.1-70.
8.2. РАСХОДЫ ВОДЬЦ НА ПОЖАРОТУШЕНИЕ
Противопожарный водопровод предусматривают в
населенных пунктах, на промышленных предприятиях и
в сельскохозяйственных производственных комплексах
и объединяют с хозяйственно-питьевым или производ-
ственным водопроводом.
Для предприятий с площадью территории не более
20 га, с категорией производства F и Д, с расходом во-
ды на наружное пожаротушение 20 л/с и менее, для
населенных пунктов с числом жителей не более 5 тыс.
человек и для отдельно расположенных общественных «
зданий допускается принимать противопожарное водо-
снабжение из водоемов или из резервуаров, с обеспе-
чением подъезда к ним автонасосов.
Противопожарное водоснабжение можно не предус-
матривать для отдельных производственных зданий I
и II степени огнестойкости объемом не более 2000 м3 с
производствами категории Д, а также для населенных
пунктов с числом жителей до 50 человек при застройке
зданиями высотой до двух этажей включительно.
Для наружного пожаротушения заводов по изго-
товлению железобетонных изделий и товарного бетона
со зданиями I и И степени огнестойкости, размещаемых
в городах и рабочих поселках, оборудованных сетями
водопровода, противопожарное водоснабж*ение допус-
кается не проектировать при условии размещения гид-
рантов на расстоянии не более 200 м от наиболее уда-
ленного здания завода.
Расходы воды на наружное пожаротушение для
зданий ретрансляционных радио- и телевизионных стан-
ций, независимо от объема зданий и числа проживаю-
щих в поселке людей, надлежит принимать не менее
15 л/с (или по табл. 8.7 и 8.8), при этом противопожар-
ное водоснабжение можно осуществлять из водоемов.
В жилых районах, застроенных зданиями высотой до
двух этажей включительно, входящих в состйв насе-
ленных пунктов с большей этажностью застройки, рас-
Глава 8. Нормы водопотребления и напоры
ход воды для тушения пожара принимав «
стшш с этажностью застройки и ииДИЛач'ТСЯ в соответ-
районах. При этом общий оасгоп Т™’ Жи1елей в этих
шеиис в населенном пункте следует 'определять^Гоб
щен численности населения в нем (табл/ 8 6)
9
X £ о о tr о и 2 •** (3 >—1 С о ым О и 3 • ф а: «т о сг Расчетное а ° = о ° 2 я ч s 2 и о S = Си О Д’ са Е
Расход воды йа
РАСЧЕТНЫЙ РАСХОД ВОДЫ НА НАРУЖНО?
ПОЖАРОТУШЕНИЕ И РАСЧЕТНОЕ ЧИСЛО
ОДНОВРЕМЕННЫХ ПОЖАРОВ В НАСЕЛЕННЫХ пуНуТАу
при застройке зда- ниями высотой до Двух этажей включи- тельно независимо от степени их огне- стойкости при застройке здани ями высотой три эта Жа и выше иезависи мо от степени их от нестойкости
До > » > » 5 10 25 50 100 200 1 1 2 2 2 3 10 10 10 20 25 10 15 15 25 35
» > 300 400 3 3 40 зг •гл
500 3 — - 70 А А
» 600 3 80 п-
» 700 3 . сО ап
800 3 УН
» 1000 3 отв» 1 пл
> 2000 4 — 1W 100
ш;».'
Расчетный расход воды на наружное пожаротуше-
ние при зонном водоснабжении принимается для каж-
дой зоны отдельно в зависимости от числа жителей,
проживающих в зоне. Число одновременных пожаров
надлежит определять по табл. 8.6 по обще^ численно-
сти жителей в населенном пункте, а расход* воды для
пополнения пожарного запаса — как сумму бдль
расходов воды на пожары в зонах.
В расчетное число одновременных пожаров в насе-
ленном пункте следует включать пожары на промыш-
ленных предприятиях, расположенных в пределах на-
селенного пункта, с соответствующими пожарными рас-
ходами воды, но не менее указанных в табл 8.6.
Для сельских населенных пунктов с числом жителей
от 50 до 500 человек расчетный расход воды на наруж-
ное пожаротушение принимается 5 л/с при продолжи-
тельности пожара 3 ч независимо от этажности и сте-
пени огнестойкости зданий.
Расчетное число одновременных пожаров и расход
воды на один пожар для населенных пунктов с числом
жителей более 2 млн. человек надлежит устанавливать
в каждом отдельном случае по согласованию с органа-
ми Государственного пожарного надзора.
На промышленном предприятии и в, сельскохозяйст-
венном производственном комплексе расчетное число
одновременных пожаров принимается в зависимости от
занимаемой предприятием площади: до 150 га один
пожар, более 150 га—два пожара.
Расчетный расход воды на наружное пожаротуше-
ние через гидранты на промышленных предприятиях на
один пожар должен приниматься для здании, ^еоую*
одих .наибольшего расхода воды, согласно табл, о- > •
Степень огнестойкости зданий и СООРУЖС™Й
ляется согласно СНиП П-А.5-70, категория производств
по пожарной опасности —• согласно СНиП п-м-
Расход воды для зданий, разделенных на частимтро-
тивопожарнымн стенами, или с пом^®”"““н ппиннматъ
категории по пожарной опасности ^пасхода
по частям зданий, требующим наибольшего р
воды.
ТАБЛИЦА й7
РАСХОД ВОДЫ НА НАРУЖНОЕ ПОЖАРОТУШЕНИЕ
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИИ С ФОНАРЯМИ
И БЕЗ ФОНАРЕЙ ШИРИНОЙ ДО 60 М
д 1 мм с ~ X Q S «с 1 - Ф f-, . — Расход воды на 1 пожар, л/с» при объеме здания, тыс. м*
ф Э Е Ф ~ Е л? £ ’-'Фи i И II I И II Ш Ш IV и V IV и V > Катон - н П* Г1 ПрОИЗ! К по по5 £4 onaciw 03 9 t >з 5! 1 1 10 10 10 10 Ю 10 10 1 15 W 15 15 ! 20 g Sv 1 1 I 18S gg Sv 1 1 1 1 88 §g 1 1 1 1S8 * §
воды на наружное пожаротуше-
ТАБЛИЦА 8В
РАСХОД ВОДЫ НА НАРУЖНОЕ ПОЖАРОТУШЕНИЕ
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЯ
БЕЗ ФОНАРЕЙ ШИРИНОЙ 69 М И БОЛЕЕ
Степень огне- стойкости зданий Категории производства по пожарной опасности Расход воды иа 1 ооакар, л/с. ~рй объеме здания, тыс. м®
ДО 5о| >50 до 1® >100 до ж >ям 300 >300 до 400 >400 ДО 500 >500 до я» >600 до 700 >700 m
I и И А. Б. в; 2© j 30 ! 40 ' 5® ! 70 80 ! 100
I и II Г. Д 1 W | 15 1 25 j 30 1 40 45 50
При расчете отдельных участков водопроводной се-
ти следует учитывать категорию производства, степень
огнестойкости и объемы обслуживаемых зданий.
Расчетный расход воды на наружное пожаротуше-
ние для вспомогательных зданий промышленных пред-
приятий следует определять по нормам табл. 8Д отно-
ся их к зданиям с производством катеторнн В.
Для сельскохозяйствежых дрожфкятжй, знаний и
сооружений расчетный расход воды на наружное пожа-
ротушение определяется в завнсимостн от стиети огне-
стойкости и категории пожарной опасности зданий
(табл. 8.9).
Т А Б Л И Ц А 89
РАСХОД ВОДЫ НА НАРУЖНОЕ ПОЖАРОТУШЕНИЕ
ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ,
ЗДАНИЯ Я СООРУЖЕНИЯ
Степень огнестой- кости Категории производства по пожарной оа&сяостж Расход воды 11 1 пожар, л/с, при объеме здажжя, тыс. м®
ДО 3 >3 до 5 >5 до 20 >26 ДО 50 S aS A
1 а П Г, Д 5 5 10 10 15
1 и 11 А. Б. В 10 10 15 20 30
Ш г, д 10 10 15 25 ***
III в 10 15 20 30 м*
IV V г. д 10 15 20
IV и V в 15 20 40
Для зданий, разделенных на части противопожарны-
ми стенами, расход воды надлежит принимать по час-
тям здания» требующим большего расхода воды.
Расчетный расход воды на пожаротушение для скла-
дов грубых кормов объемом более 1000 м\ располага-
емых на территории сельскохозяйственных производст-
венных комплексов и животноводческих ферм на про-
54
РАЗДЕЛ I. Общие вопросы проектирования водоснабжения
мышленой основе, следует определять по табл. 8.9, от-
нося эти склады к зданиям V степени огнестойкости
производств категории В.
На наружное пожаротушение расчетный расход для
животноводческих ферм на промышленной основе сле-
дует принимать по нормам табл. 8.9, относя их к здани-
ям с производством категории В при содержании жи-
вотных на подстилке и к категории Д при содержании
их без подстилки.
Для зданий с конструкцией покрытия из профили-
рованного стального настила, сгораемого и трудносго-
раемого утеплителя и рулонной кровли общий расчет-
ный расход воды на пожаротушение необходимо прини-
мать согласно табл. 8.7—8.9, но не менее: 20 л/с при
площади кровли до 5000 м2; 30 л/с — более 5000 до
7500 м2 и 40 л/с — более 7500 м2.
Для зданий шириной не более 24 и и высотой до
карниза не более 10 м пожаротушение кровли предус-
матривается от наружных пожарных гидрантов без ус-
тройства стояков и сухотрубов.
Для зданий, оборудованных спринклерными уста-
новками, расход воды на питание спринклеров надлежит
принимать дополнительно к общему расходу воды на
пожаротушение.
Расчетное количество одновременных иожаров для
объединенного противопожарного водопровода насе-
ленного пункта и промышленного предприятия или
сельскохозяйственного производственного комплекса,
расположенных вне населенного пункта, должно прини-
маться:
а) при площади территории предприятия до 150 га
и при числе жителей в населенном пункте до 10 тыс.—
один пожар (на предприятии или в населенном пункте—
по наибольшему расходу); при той же площади и числе
жителей в населенном пункте от 10 до 25 тыс.—два по-
жара (одни на предприятии и один в населенном пункте);
б) ярм площади территории предприятия более
150 га ® при числе жителей в населенном пункте до
25 так. — два пожара (два на предприятии или два в
населенном пункте— по наибольшему расходу);
в) при числе жителей в населенном пункте 25 тыс.
и более — в зависимости от занимаемой им площади и
согласно табл. 8.6; при этом расход воды следует оп-
ределять как сумму потребного большего расхода (на
предприятии или в населенном пункте) плюс 50% пот-
ребного меньшего расхода (на предприятии или в насе-
ленном пункте);
г) при нескольких промышленных предприятиях и
одэам населенном пункте— в каждом отдельном слу-
чае по согласованию с органами Государственного по-
жарного надзора.
Продолжительность тушения пожара должна при-
ниматься 3 ч.
Для зданий I и II степени огнестойкости (с несго-
раемыми утеплителем покрытия, стенами и перегород-
ками) с производствами категорий Г и Д расчетную
продолжительность пожара следует принимать равной
2 ч. ф
Расчетный расход воды на тушение пожара должен
быть обеспечен при наибольшем расходе воды на дру-
гие нужды. При этом на промышленном предприятии
расходы воды на поливку территории, прием душей,
мытье полов и мойку технологического оборудования не
учитываются.
В тех случаях, когда по условиям технологического
процесса возможно частичное (не более 50%) исполь-
зование производственной воды на пожаротушение, сле-
дует устанавливать гидранты на сети производственно-
го водопровода.
В населенных пунктах с числом жителей до 500 че-
ловек на водопроводных сетях, подающих воду на по-
жаротушение, допускается вместо гидрантов устанав-
ливать в утепленных колодцах стояки с пожарными кра-
нами.
Расход воды на тушение пожара внутри зданий,
оборудованных внутренними пожарными кранами, дол-
жен учитываться дополнительно к нормам, указанным
в табл. 8.6—8.9. Этот расход следует принимать для
зданий, требующих наибольшего расхода воды, в соот-
ветствии с главой СНиП Н-Г.1-70.
Расход воды на тушение пожара при объединен-
ном водоснабжении для спринклерных установок, внут-
ренних пожарных кранов и наружных гидрантов дол-
жен приниматься:
а) при ручном включении пожарных насосов в те-
чение первых 10 мин — не менее 15 л/с (для спринкле-
ров — 10 л/с и для внутренних пожарных кранов — не
менее двух струй по 2,5 л/с каждая); в течение после-
дующего часа: для производственных зданий без фона-
рей с производствами категорий А, Б и В — по табл.
8.10; для зданий других типов, кроме театров и клу-
бов, включая здания без фонарей шириной до 60 м,—
не более 55 л/с (для спринклеров — согласно гидравли-
ческому расчету, но не более 30 л/с, для гидрантов—
20 л/с и для внутренних пожарных кранов — две струи
по 2,5 л/с каждая);
б) при автоматическом включении пожарных насосов
в течение 1 ч с момента их включения: для зданий без
фонарей шириной 60 м и более — в соответствии с ука-
заниями табл. 8.10, для зданий других типов — в со-
ответствии с указаниями, приведенными в поз. «а».
ТАБЛИЦА 8.10
ОБЩИИ расход воды на пожаротушение
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
БЕЗ ФОНАРЕЙ ШИРИНОЙ 60 м И БОЛЕЕ
Расход воды на дренчерные установки определяется
в соответствии с указаниями на проектирование сприн-
клерных и дренчерных установок и подается в течение
1 ч с момента начала пожаротушения при одновремен-
ном питании внутренних пожарных кранов и наруж-
ных гидрантов.
Расход воды на пожаротушение пенными установ-
ками, установками с лафетными стволами или Додачей
распыленной воды принимается в соответствии с проти-
вопожарными требованиями строительного проектирова-
ния предприятий, зданий и сооружений соответствую-
щих отраслей промышленности, с добавлением 25%
расхода воды от гидрантов. При этом суммарный рас-
ход воды должен быть не менее расхода, определенного
по табл. 8.7 или 8.8.
Максимальный срок восстановления неприкосновен-
ного противопожарного запаса воды должен быть не
более:
24 ч — в населенных пунктах и на промышленных
предприятиях .с производствами, отнесенными по по-
жарной опасности к категориям А, Б, В;
Глава 9. Системы водоснабжения
55
36 ч
ствами,
горним Г
72 ч •
хозяйственных предприятиях.
огнееепнъ1‘миШпоН1ХХжарнойРПЯТПЯХ С ПРОИЗВОД-
пожариоц опасности к кате-
— в сельских населенных пунктят и
ipumjiv пппгтг,^.___ унктах и на сельскО"
тегооий Г и Д' по 4R и для производства ка-
тегории и д, до 36 ч — для производства катего-
Ollxl 1—* •
В случае когда дебит источника водоснабжения не-
достаточен для пополнения неприкосновенного противо-
пожарного запаса воды в указанный срок, допускается
это время удлинять, создавая дополнительныйзапас
воды, определяемый по формуле СНиП П-31-74,
дQ = Q (К — 1)К. (8.5)
На период пополнения противопожарного запаса во-
ды можно снижать подачу воды на хозяйственно-питье-
вые нужды до 70% расчетного расхода и подачу воды
на производственные нужды по аварийному графику.
8.3. СВ ОБОДНЫЕ НАПОРЫ
Минимальный свободный напор в сети водопровода
населенного пункта при хозяйственно-питьевом водопот-
реблении на вводе в здание над поверхностью земли
принимается при одноэтажной застройке не менее 10 м,
при большей этажности — на каждый этаж следует
добавлять 4 м.
В часы минимального вод ©потребления напор на
каждый этаж, кроме первого, принимается равным 3 м.
Для отдельных высоких зданий, а также для от-
дельных зданий или группы их, расположенных в по-
вышенных местах, допускается предусматривать мест-
ные установки для повышения напора.
Свободный напор в сети у водоразборных колонок
должен быть не менее 10 м.
Свободный напор в наружной сети производственного
водопровода принимается по технологическим характе-
ристикам оборудования.
Гидростатический напор наружной сети хозяйственно-
питьевого водопровода не должен превышать 60 м.
При наборах в сети более 60 м для отдельных зданий
или районов допускается установка регуляторов давле-
ния или зонирование системы водопровода.
Противопожарный водопровод обычно принимают
низкого давления; водопровод высокого давления уст-
раивают только при соответствующем обосновании.
В водопроводе высокого давления стационарные по-
жарные насосы оборудуют устройствами, обеспечиваю-
щими пуск насосов не позднее чем через 5 мин после
подачи сигнала о возникновении пожара.
В населенных пунктах (в которых не предусматрива-
ется пожарное депо) с числом жителей до 5 тыс.
человек проектируется водопровод высокого давления.
Свободный напор в сети противопожарного водопро-
вода низкого давления (на уровне поверхности земли)
при пожар отуплении должен быть не менее 10 м.
Свободный напор в сети противопожарного водо-
провода высокого давления должен обеспечивать высоту
компактной струи не менее 10 м при полном пожарном
расходе воды, расположении ствола на уровне наивыс-
шей точки самого высокого здания и подаче воды по
непрорезиненным пожарным рукавам длиной 120 м, ди-
аметром 66 мм, со спрысками диаметром 19 мм и при
расчетном расходе каждой струи 5 л/с.
На животноводческих фермах свободный напор следует
определять из условия расположения ствола «а уровне конька
крыши здания высотой не менее одного этажа.
Потери напора h на 1 м длины пожарных непроре-
зиненных рукавов диаметром 66 м надлежит опреде-
лять по формуле
h = 0,00385 g*, (8.6)
где q — производительность пожарной струи, л/с.
ГЛАВА 9
СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
9.1. КЛАССИФИКАЦИЯ
СИСТЕМ водоснабжения
Системой водоснабжения или водопроводом называ-
ется комплекс сооружений, обеспечивающих водой на-
селенные пункты, промышленные и сельскохозяйствен-
ные предприятия. В этот комплекс входят: сооружения
для забора воды из источника; С00РУженияйдля „поРип
ведения качества воды в соответствие с Чебованиями
потребителей; емкости (резервуары, водонапорные ба
ни, колонны для хранения запасов воды, Р^Ул“роя®
ния ее расхода и обеспечения на?°Ра2:опв°д°В0Д“‘ аях
гастральные и разводящие сети. В ^делы^ «му*
некоторые из указанйых сооружений МОГУ^_ .
вать. Системы водоснабжения должны уч
нужды' водного хозяйства района. ___-отипОйать с
Водоснабжение объектов следует
учетом охраны и комплексного г^мьзованвя^одк
ресурсов, кооперирован.» yPgjgjg,
перспективного развития на основани н _
планировки административных и^ЭО промышленных
нов, схем генеРальн“* ™° проектов планировки и
узлов, генеральных планов и
онов. Системы водоснабжения необходимо рассматри-
вать совместно с системами канализации и предусмат-
ривать использование для производственного водоснаб-
жения очищенных сточных вод.
Все принимаемые решения должны соответствовать.
«Основам водного законодательства Союза ССР в со-
юзных республик», принятым Верховным Советом сссе
10 декабря 1972 г.; постановлению Верховного Сове-
та СССР «О мерах по дальнейшему улучшению охра-
ны природы н рациональному использовании) природ-
ных ресурсов», принятому 20
давлению Центрального Комитета кПСС и Совета Ми_
нистров СССР «Об усилении охраны природ
шении использования природных ресурсов» от ю де
кабря 1972 г.; постановлениям, инструкциям и указа-
ниям руководящих организаций.
Системы водоснабжения (водопроводы)
даруются по ряду признаков и особенностей. По >мам*
обслуживаемых объектов они делятся на и
поселковые, промышленные, колхозные и совхозные, же-
лезнодорожные и др.; по территориальному
на местные, районные, групповые, а также внеплоща-
56
РАЗДЕЛ I, Общие вопросы проектирования водоснабжения
дочные и внутриплощадочные; по назначению — на
хозяйственно-питьевые, противопожарные, производст-
венные (для разнообразных технологических целей),
поливочные и пр.
Вследствие различных местных особенностей, сани-
тарных, технологических и других требований водопро-
воды должны удовлетворять одному или нескольким
назначениям.
В зависимости от источника водоснабжения разли-
чают водопроводы, питающиеся природными поверхност-
ными или подземными водами, а также очищенными
сточными водами (для производственного водоснабже-
ния). Использование подземных вод питьевого качества
для нужд, не связанных с хозяйственно-питьевым ^водо-
снабжением, как правило, не допускается, В районах,
где отсутствуют поверхностные водные источники и име-
ются достаточные запасы подземных вод питьевого
качества, допускается использование этих вод для це-
лей производственного водоснабжения с разрешения
органов по регулированию» использованию и охране вод.
При этом в первую очередь водой должны обеспечи-
ваться производства, требующие для технологических
нужд воду с температурой не более 15°С.
По надежности системы водоснабжения делят на
три -категории в зависимости от вида промышленного
предприятия, числа жителей в населенном пункте и тре-
бований бесперебойности подачи воды (табл. 9.1).
ТАБЛ ИЦА 9.1
КАТЕГОРИИ НАДЕЖНОСТИ ПОДАЧИ ВОДЫ
СИСТЕМАМИ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Водопотребителн
Категория
надежно-
сти
Предприятия металлургической, нефтеперераба-
тывающей, нефтехимической и химической про-
мышленности, электростанции, а также населен-
ные пункты (хозяйственно-питье вое водоснабже-
ние) с числом жителей более 50 тыс. человек,
допускающие снижение подачи воды не более
чем на ЗД% в течение 1—3 суток..................
Предприятия угольной, горнорудной, нефтедо-
бывающей» машиностроительной и других видов
промышленности, а также населенные пункты
(хозяйственжмштьевое водоснабжение) с числом
жителей до 50 тыс. человек и объекты сельского
хозяйства, допускающие снижение подачи воды
не более чем на 30% в течение месяца или пере-
рыв в подаче воды в течение 3—5 ч . . . л
Мелкие промышленные предприятия, участки
орошаемых сельскохозяйственных земель, а так-
же населенные пункты (хозяйственно-питьевое
водоснабжение) с числом жителей до 500 чело-
век, допускающие снижение подачи воды не бо-
лее чем на 30% в течение месяца или перерыв в
подаче воды в течение 1 суток » . , . . « ,
Предприятия, ее перечисленные в табл. 1, но нме-
ющие оборотную систему водоснабжения, надлежит от-
косить ко И категории надежности подачи воды. В про-
^тах хозяйственно-литьевых и объединенных хозяйст-
венно-питьевых и производственных водопроводов
следует предусмотреть зоны санитарной охраны. Каче-
ство воды, подаваемой на хозяйственно-питьевые* нуж-
ды, должно удовлетворять требованиям ГОСТ 2874--
73 <Вода питьевая». Качество воды, подаваемой на про-
изводственные нужды, должно отвечать требованиям
технологических процессов соответствующих предпри-
В городах и населенных пунктах, как правило, уст-
раивают объединенный хозяйственно-противопожарный
водопровод с подачей из вето же воды для полива
>11111 :«J
зеленых насаждений, уличных и внутриквартальных по-
крытий, а также для питания предприятий и их уста-
новок, которым требуется вода питьевого качества. Из
этих же объединенных водопроводов при технико-эко-
номическом обосновании можно подавать воду располо-
женным в черте населенного пункта предприятиям и для
технологических целей, если величина такого водопог-
реблеиня сравнительно невелика (не более 25% хозяй-
ственно-питьевого расхода).
На промышленных предприятиях обычно сооружа-
ют следующие основные виды водопроводов:
а) отдельные производственные одного или несколь-
ких назначений и хозяйственно-иитьевой-противопожар-
ный;
б) отдельные производственно-противопожарный и
хозяйственно-питьевой;
в) об ъед ин они ы й л р о и з в од ств е-н и о -л р о т и в о п ож ар в о -
хоз я пств е нн о -п и т ь ев о й.
Системы хозяйственно-питьевого водоснабжения
предприятий, как правило, связаны с системой хозяй-
ственно-питьевого водоснабжения прилегающих насе-
ленных пунктов. На промышленных предприятиях иног-
да пожарные гидранты ставят также и на сетях других
систем водоснабжения. В некоторых случаях сооружают
самостоятельные системы поливочных водопроводов.
В зависимости от местных условий и особенностей
отдельные сооружения, относящиеся к разным объектам
и системам водоснабжения, могут быть объединены, а
некоторые элементы систем размещены в общих сблоки-
рованных зданиях. Это объединение и блокирование
способствует снижению стоимости строительства и экс-
плуатации.
Схема внеплощадочной системы водоснабжения двух
предприятий и города, получающих для всех нужд воду
из реки через объединенные водозаборные сооружения,
показана на рис. 9.1. В общих зданиях сблокированы
насосные станции и очистные сооружения как производ-
ственного, так и хозяйственно-питьевого и противопо-
жарного назначения. Назначение схем водоснабжения
должно производиться на основе многовариантного
проектирования, сопровождаемого технико-экономичес-
кими расчетами. Они выполняются преимущественно с
помощью электронно-вычислительных машин.
Рис. 9Л. Схема внеплощадочного водоснабжения двух
ггредйриятий и, города
/—объединенные водозаборные сооружения; 2—насосные стан-
ции I подъема; 3—шламовое хозяйство; 4—очистные сооруже-
ния хозяйственно питьевого водопровода; 5—очистные сооруже-
ния промышленного водопровода; резервуары запаса воды;
'—насосные сганцяи II подъема; резервуары предприятий:
^-'насосжые станции предприятий; 10—линии общего яааяаче-
яйя; //—промышленный водопроэод; /2—хозяйствеино-оитьевой
н |щ»оти*сшажа(рный водопровод; I, II—«предприятия; ///—город
г
Глава 9. Системы водоснабжения
.хяяягтавван,
Схема cjicicMbi мест и пт плпл
пункта с питанием ее из реки показан^ паселенного
зависимости от топографические ИЭЗ Н на рис- 9-2- в
схема может изменяться Тяи И1!-Ых особенностей
ния часто объединяют с ’насосной станиией^т Саоруже’
очистные сооружения 'блокируют со станцией т1}одъема-
ма, устанавливают станции подкачкГ„□ 1 Пэдъе’
т. д. Водонапорную башню (или”.,.™ На возоводах и
резервуар) располагают, как ирующий
’ лап правило, в наиболее воз-
населеа-
Рис. 9.2. Схема системы местного водопровода
кого пункта с питанием из реки
/—водозаборные сооружения; 2—насосная станция I
а—очистные сооружения; 4—(резервуары чистой воды;
ная
подъема;
. __ , 5—насос-
водонапорная башня; 7—ма-
сеть; 8 — водоводы
станция II подъема;
гастральная
Рис. 9.3. Схема системы местного водопровода населен-
ного пункта с питанием подземной водой
Z—(колодцы (скважины) с насосами; 2—водоводы; $—резервуа-
ры; 4—насосная станция II подъема с установкой для обезза-
раживания воды; 5—водонапорная башня; v—-магистральная
сеть
вышенном пункте, в начале, в середине или в конце
сети. В ряде случаев целесообразно выполнять рассре-
доточенные, не связанные с топографией местности, без-
напорные регулирующие емкости с регулирующими на-
сосными станциями.
Пример схемы системы местного водопровода насе-
ленного пункта с питанием подземной водой приводен
на рис. 9.3. „ • ~
При расположении источника водоснабжения _ по от-
меткам выше населенного пункта вода потребителям
может быть подана без помощи Насосных сташщн; сис-
тема водоснабжения становится самотечной
онной). Ряд сооружений системы при этом отсутствует.
При значительной территории, обслуженной
проводом, и большой разнице отметок отдели ^неко-
ребителей во избежание чрезмерных напоре
торых участках сети и в целях предотвращения пере-
расхода электроэнергии прибегают к зонированию сети.
Зонирование может быть параллельным и последова-
тельным. При параллельном зонировании (рис. 9 4) уст-
раивают единую насосную станцию, на которой уста-
навливают отдельные группы насосов для подачи воды
в разные зоны по различным водоводам. При последо-
вательном зонировании (рис. 9.5) для каждой зоны
устраиваю^ свою насосную станцию. Из источника илн
из районного водопровода вода поступает на насосную
станцию первой зоны и далее последовательно на на-
сосные станции расположенных англ? зон.
Рис. 9.4. Схема параллельного зонирования
юная стаи дня; 2—водсшапорная башня зоны /;
напорная башня эоны И; 4—ъо&сжяскЛ
Рис. 9.5. Схема последовательного зонирования
/—эдсосяая огаадш зоны /; оезервуары; 3—«*сосиж» став-
цня зоны /I; 4—«одонвоорвяя бжжжя зоны ZZ; 8—водоводы
Если вода из источника, расположенного, например,
в горах, поступает к городу под очень большим естест-
венным напором, то сеть также разбивают на зоны, ор-
ганизуя так называемое обратное зонирование. При
этом возможно использование излишнего напора для
получения электроэнергии.
Выбор систем зонирования и назпаченве гранях зов
зависят от многих технических н экономических фак-
торов и должны производиться на основе сравнения
вариантов.
Крупные населенные пункты часто снабжаются во-
дой из нескольких источников. В зависимости от мощ-
ности отдельных источников, качества воды в них, топо-
графии местности и прочих условий схемы водоснабже-
ния различных городов имеют разнообразные решения.
Схема водоснабжения крупного города при питании
его из трех отдаленных источников приведена на
рнс.у 9.6.
Широкое распространение в практике устройства сис-
тем водоснабжения имеют групповые (рис 9.7) и рай-
онные водопроводы, охватывающие обширные террито-
58
РАЗДЕЛ I. Общие вопросы проектирования водоснабжения
рии с большим числом потребителей. В тех случаях,
когда объекты водопотребления при групповой систе-
ме водоснабжения располагаются вдоль магистральных
дорог, сооружают так называемые продольные водопро-
воды.
городского пли группового водопровода с последую-
щей по чачей воды в сеть с помощью насосной станции
показана на рис. 9.8. В случае, объединения этой систе-
мы с системой противопожарного водопровода насос-
ная станция должна оыть рассчитана и на подачу про-
Рис. 9.6. Схема водоснабжения крупного города при
питании из трех'источников
/—речные водозаборные сооружения с насосной станцией; 2-—
очистные сооружения с резервуарами и насосной станцией;
3—станции подкачки; 4—-напррно-регулнрующие резервуары;
5—йлагистральная сеть города; ^—водозаборные сооружения,
установки обеззараживания, резервуары, насосные станции под-
земных вод; 7 ₽ водоводы
Рис. 9.7. Схема группового водопровода
7—аодозабсрйые сооружения и насосная станция I подъема
производственного водопровода; У, 7 —очистные сооружения;
3, а—• насосная станция II подъема; 4 — предприятие; 5 — город-
ская сеть; 6 — водозаборные сооружения и насосная станция
I подъема хозяйственно-питьевого водопровода; 9—пункты во-
дссстреблвння; /б—станции подкачен; //—водоводы
В групповых и районных водопроводах обычно пред-
усматривают равномерную подачу воды по магистраль-
ным водоводам в головные резервуары, содержащие
необходимые запасы воды для отдельных потребителей.
Из этих резервуаров с помощью насосных станций во-
да поступает в распределительные сети с местными
водонапорными башнями или напорно-регулирующими
емкостями.
Для объектов со сравнительно небольшими и равно-
мерными расходами воды и напорами водопроводная
сеть непосредственно примыкает тб магистралям города
или района. При недостаточности напора предусматри-
вается строительство станций подкачки с резервуара-
ми. Избыточный напор погашается редуцирующими уст-
ройствами.
Если гарантируется достаточная общая величина
ОДдаяя воды в течение суток, ею имеется значительная
неравномерность водопотребления и большая разница
в напорах, необходимых для отдельных потребителей,
воду обычно направляют в запасные резервуары, от ко-
торых через насосную станцию питается система хо-
зяйственно-питьевого, а при необходимости и соединен-
ного с ней противопожарного водопровода предприятия.
Схема присоединения системы хозяйственно-питьево-
го водопровода промышленного предприятия к системам
Рис. 9.8. Схема присоединения хозяйственно-питьевого
водопровода предприятия или отдельного пункта к сис-
темам городского и группового водопровода
/ _ водовод; 2 — резервуары; 3 — насосная станция; 4 — разводя-
щая сеть; 5—водонапорная башня
тивопожарного расхода воды (при высоком давлении
на насосной станции устанавливают специальные по-
жарные насосы). При этой схеме иногда предусматри-
вается сооружение водонапорной башни (выключае-
мой при работе противопожарных насосов) с запасом
воды для покрытия неравнохмерностей водопотребления.
Практикуется и объединение противопожарного водо-
провода низкого давления с системой производственно-
го водопровода.
При расчете резервуаров на предприятиях, питаемых
из общих систем хозяйственно-питьевых водопроводов,
следует пользоваться «Рекомендациями по использова-
нию резервуаров для регулируемой подачи воды про-
мышленным предприятиям» (М., ОНТИ АКХ, 1971).
9.3. СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО
ВОДОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ
ПРЕДПРИЯТИИ
Л. Использование воды
промышленными предприятиями
На промышленных предприятиях вода использует-
ся для следующих производственных целей:
а) для охлаждения оборудования, сырья и продук-
тов (вода нагревается через стенки теплообменников и
практически не загрязняется);
б) в качестве среды, транспортирующей механичес-
кие или растворенные примеси, попадающие в воду при
мойке, обогащении и очистке сырья или продукта (во-
да загрязняется, но обычно не нагревается);
в) для растворения реагентов, используемых в
производствах, для получения пара и т. д. (вода в ос-
новном входит в технологический продукт и лишь
часть ее направляется в сток с отходами производства);
г) для комплексного использования в качестве ох-
ладителя продукта, транспортной среды и поглотителя
примесей (вода нагревается и загрязняется).
Режим производственного водопотребления и необ-
ходимые напоры перед технологическими установками
и отдельными аппаратами могут быть весьма разнооб-
разными и определяются заданиями.
При проектировании схем водоснабжения промыш-
ленного предприятия должен составляться баланс ис-
пользования воды с целью уменьшения количества рас-
ходуемой воды из источников и защиты их от загряз-
Глава 9. Системы водоснабжения
59
менян, схему оборотного водоснабжениГс^и^спользова-
ннтелыюТбХши'ГраХТвХ3^ П₽И СраВ’
л рак,лодах ВОДЫ на ПООИЗВОПСТРРМ-
ные нужды иногда рентабельно получать воду £ рай-
онных и местных систем хозяйственно-питьевого водо-
снаоження населенных пунктов (см п 911 Во Х
случаях следует рассматривать возможность и целесо^
образиис1ь использования для производственного водо-
снаожения очищенных сточных вод.
5. Подразделение систем
производственного водоснабжения
На промышленных предприятиях могут быть как од-
на, так и -несколько систем производственного водо-
снабжения, что зависит от технологических особенно-
стей отдельных цехов и установок, их требований к ка-
честву, температуре и напору воды. Системы производ-
ственного водоснабжения предприятий и их частей под-
разделяются на прямоточные, прямоточные с последо-
вательным (повторным) использованием воды, оборот-
ные и комбинированные.
Рис. 9.9. Схема прямоточного водоснабжения
/—водозаборные сооружения; 2—насосная станция I подъема;
3—очистные сооружения; 4—насосная станция II подъема; «—
предприятие; 6—очистные сооружения; 7—-выпуск; (водопро-
вод; 9—канализация
давательным использованием воды
/—водозаборные сооружения;
3—очистные сооружения; тппуження- 7 —насосная
5 — предприятия; 6 — о^^апуск* 70—водопровод;
станция; а-очжтные
Рис. 9.10. Схема прямоточного вааоснабжетия с после-
подъеме
подъема;
Р^чвыпуск; 70—водосроэад;
4/—канализация
В системах прямоточного водоснабжения
вода насосной ’бностиЬ затем насосной
nU»™. и--»-
«ванная вода, пройдя (если это .необходимо) очистные
сооружения, сбрасывается в водоем. Системы прямо-
точного водоснабжения применяются при расположе-
нии предприятия на относительно низких отметках «по-
верхности земли вблизи мощного водоема. Качество
сбрасываемой в водоем воды должно быть удовлетво-
рительным з санитарном отношении и не оказывать от-
рицательного влияния на рыбное хозяйство. Применение
этих систем допускается лишь при безусловных техни-
ко-экономических преимуществах по согласованию с ор-
ганами по регулированию, использованию и охране вод.
В системах прямоточного водоснабжения с после-
довательным (повторным) использованием воды
(рис. 9.10j забираемая из водоема и при необходимо-
сти очищенная вода первоначально подается для ох-
лаждения установок одного предприятия, а затем после
очистки и охлаждения поступает в цехи другого пред-
приятия, откуда сбрасывается в водоем. Такие систе-
мы находят применение при расположении предприятий
вблизи мощного водоема при незначительной разнице
отметок. Качество воды в водоеме после сброса в него
воды должно оставаться удовлетворительным в сани-
тарном и рыбохозяйственном отношении.
Если водопотребление цехов второго предприятия
меньше, чем цехов первого, избыток незагрязненной во-
ды поступает в водоем; если же больше, то недостаю-
щее количество вода в зависимости от местных усло-
вий подается от очистных сооружений канализации или
из природного источника.
В системах оборотного водоснабжения использован-
ная потребителями вода не опускается в водоем, а пос-
ле очистки и охлаждения (обьгао на градирнях) вновь
поступает в цехи в установки предприятия. Поскольку
часть воды испаряется в процессе охлаждения, входят
в продукт, сбрасывается при продувке системы и т. д.,
недостающее количество -возмещается очищенной сточ-
ной водой или свежей из природного источника.
В зависимости от качества используемой на произ-
водстве воды в от расположения цехов и установок,
потребляющих воду, на предприятиях обычно выполня-
ют несколько систем (циклов) оборотного водоснабже-
ния. Циркулирующая в системах вода может отдать-
ся своим составом, напором, температурой. Если в си-
стеме оборотного водоснабжения дредусмотрены ох-
лаждающие, очистные я утилизационные сооружения,
организуются замкнутые или бессточные циклы водо-
снабжения, которые позволяют сократить потребление
свежей воды и исключить сбросы загрязненной воды в
В°ДСхема оборотного водоснабжения при одном цикле
показана на рис. 9.11. Пройдя технологические установ-
ке. 9.11. Схема оборотного водоснабжения при одном
цикле
/-«радор.ятие; ^мстныессюр^
горячей *»“ с7^под»«» воды для
мед» 5-Дютери лм охлажден»; э-
восполнения сбросов и /о—водо-
ctooc (в клиажювцяю, ш продужу «в
60
РАЗДЕЛ L Общие вопросы проектирования водоснабжения
ки» вода с повышенной температурой под остаточным
напором подается на охладители. Потери воды воспол-
няются подпиткой очищенной и умягченной сточноп во-
ды, поступающей после сооружений доочистки из систе-
мы канализации.
На многих предприятиях «выполняют комбинированные
системы водоснабжения, где в зависимости от ряда фак-
торов в различных цехах и установках ^применяют раз-
ные системы, в той или иной степени объединенные об-
щей схемой водоснабжения. В отдельных случаях при
основной схеме оборотного водоснабжения выполняют и
прямоточную систему его для питания отдельных потре-
бителей, не использующих по тем или иным причинам
оборотную воду. Прямоточный водопровод иногда объе-
диняют с хозяйственно-питьевым и противопожарным.
Нагретая чистая вода из систем отдельных цехов в оп-
ределенных условиях может быть использована для вос-
полнения потерь в цехах оборотного водоснабжения или
для питания установок, на которых допускается исполь-
зование нагретой воды. В целях снижения стоимости и
мощности систем оборотного водоснабжения следует рас-
сматривать возможность внедрения воздушного охлаж-
дения технологической аппаратуры, а также устройства
«сухих» радиаторных градирен.
Для подготовки и подачи воды особого качества (па-
пример, глубоко умягченной) обычно выполняют спе-
циальные системы производственного водоснабжения.
ГЛАВА 10
РАЙОННЫЕ схемы водоснабжения и канализации
10ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Проектирование водоснабжения крупных населенных
пунктов, промышленных предприятий и узлов должно
производиться с учетом интересов всех потребителей и в
соответствии с требованиями комплексного использова-
ния водных ресурсов и охраны их от загрязнения и
истощения.
При составлении проектов водоснабжения отдельных
объектов следует исходить вез положений схемы водо-
снабжения и канализации города или района располо-
жения объекта, намеченной в «Схеме комплексного ис-
пользования и охраны водных ресурсов бассейна реки»
или в сосггеетствующем разделе районной планировки.
В задачу схемы входит:
а) установление возможности нового и реконструк-
ции существующего промышленного и жилищного стро-
ительства по условиям водообеспечеиности и отвода
сточных вод с учетам нужд всех водопотребителей и
водопользователей (принимая во внимание намечаемое
их перспективное развитие);
б) определение мероприятий по . охране водоемов от
ЯШ»
загрязнения сточными водами и вредными отходами
промышленных предприятий;
в) разработка общего плана устройства систем во-
доснабжения, канализации и гидротехнических соору-
жений.
При этом необходимо обеспечить:
максимальную экономичность проектных решений
водохозяйственных систем за счет межотраслевого и
внутриотраслевою кооперирования, экономичного ис-
пользования территории с минимальным затоплением
и заболачиванием местности при устройстве водохрани-
лищ, учета очередности развития района, сосредоточе-
ния вкладываемых в строительство средств и достиже-
ния максимальной рентабельности капитальных вложе-
ний;
минимальные эксплуатационные расходы при наи-
меньшей стоимости подготовки подаваемой потребите-
лям воды и очистки сточных вод.
Районные схемы водоснабжения я канализация
должны базироваться па районных планировках, гене-
ральных планах городов, схемах размещения и разви-
тия производительных сил в части размещения промыш-
ленных предприятий и их производительности, а также
планировки, благоустройства в роста населенных пунк-
тов. Они должны быть увяэаяы со схемами развития
ирригации и сельскохозяйственного водоснабжения, гид-
роэнергетики, водного и рыбного хозяйства, а также
с генеральной схемой комплексного использования и
охраны водных ресурсов СССР, составляемыми соот-
в етствующим и специ а л из ир о в анн ы ми орта низ аци я ми.
•В зависимости от назначения и масштабности схем
их общая направленность и детальность разработки в
них отдельных вопросов могут быть различны.
В соответствии с «Основами водного законодательст-
ва Союза СОР и союзных республик» доджиы разраба-
тываться схемы комплексного использования и охраны
вод по бассейнам рек, экономически*м районам, союзным
республикам, определяющие основные водохозяйствен-
ные и другие мероприятия. В этих схемах вопросы во-
доснабжения и канализации населенных пунктов н про-
мышленности имеют большое значение, а во многих
районах они определяют общее использование и охрану
водных ресурсов.
В схемы районных планировок республик, областей
и отдельных промышленных районов, а также в схемы
размещения производительных сил включается раздел
«Водные ресурсы, водоснабжение и канализация», в ко-
тором рассматриваются возможности нового строитель-
ства с учетом водообеспечения промышленности и на-
селения и охраны водных ресурсов. •
XXIV съездом КПСС было одобрено строительство
групп промышленных предприятий на одной площадке
с общим объединенным хозяйством внел л отладочного
водоснабжения, канализации, тепло- и энергоснабже-
ния, транспорта, жилищного строительства, бытового
обслуживания трудящихся ((промышленных узлов), что
дает экономию в капитальных затратах. В этом случае
разрабатывается схема генерального плана группы
предприятий (промышленного узла), в которой наме-
чается * внеплощадочйая система водоснабжения и кана-
лизацин комплекса (с учетом прилегающих населенных
пунктов и предприятий, не входящих в промышленный
узел).
и
В схемах бассейнов рек, экономических районов, рес-
публии и областей даются общие решения по водо-
обеспечению и охране водоемов от загрязнения с уче-
том перспектив развития народного хозяйства, для
этого должно быть выявлено наличие водных ресурсов
и должны быть даны принципиальные решения по
удовлетворению потребностей в воде всех объектов,
а также по отводу и очистке их сточных вад.
Глава 10. Районные схемы водоснабжения и канализации
В схемах юродов, промышленных районов и мзлоз
намечаю! си решения до выбору ислочников я схем вою-
сиаижения д канализации, методов, степени очистки
и мест Сороса ci очных вод. Кроме того, дол/инс' быть
установлены основные размеры и ориентировочные
строительные стоимости гидротехнических, водопровод-
ных и канализационных сооружений, магисюальны?: во-
доводов и коллекторов и т. п. В необходимых случаях
(сравнение вариантов, определение зффектлвдосни си-
стем и сооружении) определяются энсллтатадич:жь;е
расходы по основным показателям (злектвознеотия,
амортизация и др.).
10.2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Обязательным начальным этапом работы лэ со-
ставлению районных схем водоснабжения и канализа-
ции является сбор имеющихся данных и обследование
используемых источников водоснабжения, технического
и санитарного состояния действующих систем водоснаб-
жения и канализации, гидротехнических сооружений.
Должны быть собраны данные по современной изу-
ченности района (топогеодезической, гидрологической,
гидрометеорологической) и произведено ознакомление
с ранее составленными проектами водоснабжения и ка-
нализации, гидротехнических сооружений, предназначен-
ных не только для водоснабжения, но и для других ви-
дов водопользования. Кроме того, необходимы данные
о благоустройстве населенных пунктов, о действующих
и строящихся системах водоснабжения и канализации
городов и крупных промышленных предприятий, о рас-
ходах воды и о сбрасываемых сточных водах.
Особо ответственные сооружения—водохранилища,
очистные сооружения и пр.— обследуются в натуре.
На основе собранных материалов составляются крат-
кое описание современного состояния водоснабжения
и канализации населенных тункт-ов и промышленных
предприятий, гидрологический и гидрогеологический
очерки по поверхностным и подземным источникам
водоснабжения и водоемам — приемникам сточных
под.
Как правило, изыскания для районных схем водо-
снабжения и канализации не производятся.
При необходимости строительства крупных соору-
жений— водохранилищ, каналов и т. п. может выявить-
ся надобность в рекогносцировочных изысканиях —
обследовании и топографической съемки чаши водохра-
нилищ и трарсы каналов, инженерно-геологических ус-
ловий строительства сооружения и т. п.
Для определения потребностей в воде и количества
сточных вод на перспективу необходимы данные о раз-
мещении и производительности промышленных пред-
приятий и росте населения.
При определении потребности в воде крупных пред-
приятий со < сложной системой водоснабжения уточня-
ются данные о технологических процессах и произво-
дится анализ балансовой схемы водопотребле«яя в це-
лях установления более рационального использования
воды.
~ 10.3. УКРУПНЕННЫЕ НОРМЫ
ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ
(При составлении районных схем }
канализации на перспективу '^°Г*ЛХто^х
точные исходные данные о влагоустройста водоотве-
пунктов для определения водопотреблеювя вi водоотв^
дения по СНиП, поэтому пользуются приближенным»
укрупненными нормами.
Для городов и рабочих поселков водопотреблеяие в
жилых и общественных зданиях, на полив улиц и зеле-
ных насаждений и на нужды местной промышлензо-
сы1, строительства и транспорта в среднем по СССР ре-
комендуется принимать 500 л/сут на одного жителя
(если нет проектных данных) на 1980 г. В зависимости
ст местных зьтиматических условий, предполагаемого
блзгоустрсиства и развития местной драмытпленаости
эта жзрма может быть позышена или понижена на 10—
207,.
ах СССР (Средняя Азия, Южный
т.азахстаз, Закавказье и Северный Кавказ, Южная Ух- .
раина) на полив зеленых иасаждежй на улицах, в'
скверах, на приусадебных участках из арычной сети
или из_ поливочных водопроводов дополнительно пода-
ется^ 0,5—1 м2/сут на одного жителя.
Количество подлежащих отводу бытовых сточных
вод с учетом нужд местной промышленности принима-
ется по нормам водопотреблетия с коэффициентом
0Д-—0,8 за .счет использования воды яа полив в частич-
ной застройки без
Пэтребление воды и сброс сточных вод промышлен-
ными предприятиями определяются по имеющимся про-
ектам с анализом балансовых схем крупных предприя-
тий в отношении возможности увеличевия водооборота
и повторного использования воды и сточных вод после
очистки, а при отсутствии проектов—по предприятиям-
аналогам или по сУкрудие^ым нормам расхода воды
и количества сточных вод на единицу продуют иди
сырья». На отдаленную перспективу используются со-
ответствующие разработки проектных в научпо-исследо
вательских организаций до отраслям промышленности.
Состав и количество загрязнений в сточных водах
принимаются по имеющимся проектам, предприятиям-
аналогам, нормзтизам я данным научно-ясследователь-
ских а проектных институтов.
пунктов норма водопо*
Бодствз всйсжютреблеще рассчитывается по вормам ва
поголовье скота (СНиП 11-31-74).
10.4. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ СХЕМ
А. Современное состояние
водного хозяйства
и водных ресурсов
Для освещения этого вопроса необходимы следую*
щие данные: ,
количество населения в населенных пунктах (горо-
дах в поселках городского типа), степень благоустрой-
ства, количество воды, подаваемой васелекжю и про-
мышленности из коммунальных водопроводов в целом
и на одного жителя, источника водоснабжения, степеДь
обработка воды, сведения о ханалнэаши, очистных со-
опуженяях. их мощности н эффективности;
Р сведения о городской промышленности, производи-
тельности предприятий по основной продукции, °
«осАпряям имя свежей м оборотной водя, о схем IX
доснабженяя (крупных предприятий), м°и®^™ ЭНерге'
течеосих установок на предприятиях к в
количество я загрязненность сточных >од прецлрвя
™а, ...«we « “•
„ружаяа »
совместной очистка промышленных
^^расположение крупных, систем пифс^йыяи и обо*
ганщши угля, руды н пр., а также наличие пиротран
62
РАЗДЕЛ I. Общие вопросы проектирования водоснабжения
спорта и мест складирования золы, шламов и других
отходов производства;
разработанные проекты и осуществляемое строитель-
ство систем водоснабжения, канализации и гидротех-
нических сооружений, имеющееся финансирование,
современное недопотребление и водопользование
сельского хозяйства, водного транспорта, рыбного хо-
зяйства, энергетики;
водные ресурсы: поверхностные воды — среднемно-
голегние и минимальные расходы воды в водоемах, рас-
пределение стока в году, гидрохимическая н санитар-
ная характеристика (данные определяются .для ство-
ров крупных населенных пунктов, в устье рек и на вы-
ходе из рассматриваемых районов); подземные воды —
краткая общая геологическая и гидрогеологическая ха-
рактеристика района, изученность его, имеющиеся ар-
тезианские бассейны и месторождения подземных вод,
разведанные и утвержденные запасы, ресурсы подзем-
ных вод.
Сведения о современном водном хозяйстве городов
и промышленности в основном приводятся в табличной
форме с краткой текстовой пояснительной частью. Све-
дения о водных ресурсах приводятся в виде кратких
очерков.
В схемах водоснабжения и канализации бассейнов
рек, р^уугтублик, областей и крупных экономических рай-
онов рассматриваются только крупные предприятия,
остальная промышленность обобщается. В схемах про-
мышленных районов и узлов рассматриваются
йо средние и -мелкие предприятия, влияющие
грязнение рек и на* общий водохозяйственный
отдель-
на за-
баланс.
Б. Проектируемое развитие
водоснабжения и канализации
Для освещения этого вопроса необходимы следую-
щее данные:
намечаемое развитие городов и поселков городского
типа и их благоустройство на расчетные сроки; разви-
-пнтьевых водопроводов, нормы водо-
потребления и водоотведения, источники водоснабже-
ния;
намечаемое развитие промышленности на расчет-
ные сроки (по данным специализированных организа-
ций); нормы ее водопотребления и водоотведения, по-
требные расходы свежей и оборотной воды, количество
отводимых стоков, их загрязненность, возможность по-
вторного использования сточных вод; степень очистки
сточных вод;
крупные системы гидродобычи и обогащения угля,
руды и пр., системы складирования отходов производ-
ства, вносимые «ми в реки загрязнения;
принципиальные схемы водоснабжения и канализа-
ции крупных городов и промышленных центров.
В схемах водоснабжения и канализации бассейнов
рек, республик, областей и крупных экономических рай-
онов потребности в воде и количество сточных вод на
отдаленные сроки могут определяться укрупнению по
данным о развитии отраслей промышленности, без при-
вязки к отдельным предприятиям.
Потребности мелкой и средней промышленности (ма-
щинюстроение, приборостроение, легкая промышлен-
ность) могут приниматься укрупненно в виде надбавки
сум-
яа норму хозяйственно-литьевого водопотребления
марко в размере до 25% (СНиП П-31-74),
105. ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ баланс
Водохозяйственный баланс является основной частью
схемы использования я охраны «водных ресурсов. В нем
устанавливается достаточность имеющихся водных ре-
сурсов для удовлетворения потребностей в воде рас-
сматриваемого района, определяется состав водохозяй-
ственных мероприятий, необходимых для водообеспече-
пия всех нужд народного хозяйства, охраны водоемов
от загрязнения и истощения. Баланс составляется для
расчетных сроков развития народного хозяйства, ва-
риантов размещения производительных сил и вариан-
тов схемы использования водных ресурсов. Составляет-
ся он по отдельным населенным пунктам и по течению
рек для створов крупных водопотребителей, водохрани-
лищ, устьевых участков.
В приходной части баланса учитываются следующие
водоисточники:
а) поверхностный сток-—расходы воды поверхност-
ных водотоков, минимальные среднемесячные или сред-
несуточные для летнего и зимнего режима; полезная
отдача водохранилищ и приток воды в реку на участ-
ках ниже створов водохранилищ, при регулировании
стока рек (при компенсационном режиме можно ис-
пользовать сток с участков рек, находящихся ниже во-
дохранилищ, и тем увеличить гарантированные расходы
в пунктах потребления, лежащих ниже по течению реки
относительно водохранилищ);
б) подземные воды (используемые для хозяйствен-
но-питьевых нужд и только ..как исключение для произ-
водственных) — эксплуатационные запасы подземных
вод по категориям А, В и Cf, запасы по С2 (при де-
тальном анализе гидрогеологических условий с соот-
ветствующим понижающим коэффициентом);
в) очищенные и незагрязненные сточные воды, руд-
ничные и шахтные воды, фильтрационные воды из от-
стойников, шламо- и золоотвалов, оборотных прудов и
др. с учетом качества вод и допустимости сброса их в
реки, а также возможного изменения их дебита с тече-
нием времени.
Влияние откачки подземных вод на приток в реки
изучено еще недостаточно. Откачку подрусловых вод с
некоторым запасом в сторону уменьшения стока можно
целиком относить на минимальные расходы рек, соот-
ветственно уменьшая их.
Откачка из глубоких артезианских горизонтов, хотя
в какой-то степени и связанных с реками, отрицатель-
но сказывается на среднегодовом и максимальном сто-
ке реки, а на минимальные расходы влияет положитель-
но, регулируя сток рек. Влияние откачки подземных
вод на приток в реки может в каждом случае опреде-
ляться приближенно на основе изучения геологических
и гидрогеологических условий используемых водонос-
ных горизонтов.
В расходной части баланса учитываются следующие
виды водопотребления:
а) хозяйственно-питьевые нужды населения и рабо-
тающих на производстве, ® том числе в сельскохозяйст-
венных населенных пунктах;
*6) технические нужды промышленности;
в) полив зеленых насаждений в городах и поселках
из городских и поливочных водопроводов и арычной
сети;
т) орошение сельскохозяйственных земель, обводне-
ние пастбищ, водопой скота;
д) нужды рыбного хозяйства — пополнение рыбовод-
ных прудов и пр.;
е) нужды водного транспорта—шлюзование судов,
попуски для поддержания глубин;
ж) сбросы нз водохранилищ для улучшения качест-
ва воды в них, если возникает угроза систематического
ухудшения такового вследствие минерализации воды в
местностях с засушливым климатом или вследствие за-
грязнения сточными водами;
з) «дополнительное» испарение воды из водохрани-
лищ при использовании их в качестве охладительных
10. Районные схемы водоснабжения и канализации
прудов для нагретых вод теплоэлектростанций или
промышленных предприятий;
и) слнлглриые попуски для разбавления сточных вод
и поддержания естественной жизни реки—существова-
ния водной фауны, спортивных целей, туризма и пр.
Размер попусков согласовывается с Министерством
мелиорации и водного хозяйства.
При расположении водопотребителей в нижних
бьефах водохранилищ фильтрация учитывается в при-
ходной части баланса.
При многолетнем регулировании стока в зависимо-
сти от географического положения района и топографа,
ческих условий чаши водохранилища можно реально
получить полезную водоотдачу максимально до 0,4—
0,7 среднемноголетнего расхода воды в реке в створе
водохранилища.
10.7. СХЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ
СТОКА РЕК
10.6. ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ,
ПОДЛЕЖАЩИЕ УЧЕТУ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ
водохозяйственного баланса
Расчетная обеспеченность водоподачи принимается
по СНиП с учетом значимости и научности предприя-
тий. а также величины населенных пунктов.
При комплексном использовании водных ресурсов
для нескольких водопотребителей с различными требо-
ваниями к обеспеченности водоподачи водохозяйствен-
ный баланс проверяется для всех расчетных обеспечен-
ностей. При этом водопотребители с меньшей обеспе-
ченностью водоподачи могут удовлетворяться в непол-
ном размере.
При составлении водохозяйственного баланса сле-
дует учитывать особенности водных ресурсов и режи-
ма водопотребления и водопользования различных объ-
ектов.
При наличии в источниках (реках) высоких бытовых
расходов, значительно превышающих потребности райо-
на, и, следовательно, при отсутствии надобности в ре-
гулировании стока водохозяйственный баланс состав-
ляется по расчетным створам для условий минималь-
ного стока требуемой обеспеченности. В зависимости от
режима водопотребления и колебания расходов воды
в реке наиболее неблагоприятные условия. создаются в
летне-осенний или зимний период.
Водохозяйственный баланс составляется по мини-
мальным среднемесячным расходам воды в реке ра-
счетной обеспеченности, а при малой разности между
расходами воды в реке и требуемым отбором воды из
нее проверяется по среднесуточным расходам.
Величина отбора воды из реки по отношению к ве-
личине расхода воды в ней при бесплотинном водозабо-
ре, возможная по гидравлическим условиям, зависит
от конфигурации русла в районе водозабора, от его
конструкции, от апуголедовой обстановки и режима
твердого стока реки. При благоприятных условиях (на-
личии глубоких плесов, устойчивого русла и отсутствии
или малом количестве шуги в период замерзания рус-
ла) возможен отбор до 50—ВО % протекающего расхо-
да. При средних по тяжести условиях возможен отбор
25—40% расхода воды в реке, а при тяжелых условиях
(интенсивных шугозажорах, неустойчивом русле и ма-
лых глубинах, когда возможно разделение русла на
ряд протоков) отбор может быть еще меньше; в этом
случае целесообразно сооружать во до подъемную русло-
вую плотину, при которой можно забрать до 90 95%
расхода воды в реке.
Если потребности в воде превышают естественные
расходы в критические периоды, необходимо регулиро-
вание стока в водохранилище.
Если отдача водохранилища (брутто) с учетом по-
терь меньше или равна стоку расчетного маловодного
года, требуется создание водохранилища сезонного ре-
гулирования стока. При величине водопотребления, ре-
вышающей сток маловодного года, но меньшей сред-
него многолетнего стока, необходимо ^д0
гулнрование стока с созданием не только сезонной, но
я многолетней емкости.
Наиболее типичными схемами могут быть следую-
щие:
а) с одним водохранилищем на основной реке;
б) с несколькими водохранилищами на основной ре-
ке и на ее притоках.
Размещение и параметры водохранилищ намечаются
в зависимости от расположения водопотребителей, усло-
вий использования основной реки и притоков для вод-
ного транспорта, лесосплава, рыбного хозяйства и дру-
гих целей, а также условий затопления и подтопления
земель.
Возможно сооружение наливного водохранилища на
притоке или в долине основной реки с наполнением его
подкачкой в периоды паводков. Запасы этой воды ком-
пенсируют ее недостачу водопотребителям в маловод-
ные периоды.
Важным фактором, влияющим на выбор схемы регу-
лирования, является качество воды в водохранилищах,
на которое кроме топографических условий (мелко-
водье), вызывающих прогревание и зарастание водной
растительностью, в значительной степени влияют сбро-
сы сточных вод промышленных предприятий и населен-
ных пунктов, расположенных выше по течению или у
чаши водохранилища, а также естествеяная минерали-
зация воды при испарении из водохранилища больших
количеств воды. Требования по обеспечению потребите-
лей водой определенного качества (например, для пить-
евых нужд) могут существенно ограничить использова-
ние речных источников.
Степень минерализаннй воды в водохранилищах
обусловливается также режимом регулирования стока:
при сезонном регулировании холостые сбросы произво-
дятся почти ежегодно, и водохранилище постоянно про-
мывается. Наоборот, прн многолетнем регулировании
стока в маловодные периоды вода не обновляется не-
сколько лет подряд. К концу таких периодов минера-
лизация воды сильно возрастает. Она может быть оп-
ределена расчетом прогноза качества воды с учетом по-
ступления и отбора воды и солей. Для предваритель-
ных соображений пользуются данными аналогов,
/Следует учитывать, что при использовании водохра-
нилищ не только для водоснабжения, не и в качестве
охладнтелшых прудов или для снабжения гид-роэнерго-
устаяовок сработка нх ограничивается допустимой ве-
личавой охлаждающей площади акватории или ^Н8’
мальным напором воды на турбинах. Мертвый объем
в этих водохранилищах бывает больше, чем в предна-
значенных только для водоснабжения нодотфашлшцах,
в которых его величина определяется только условиями
заиления или уровнем воды на водозаборах
При вьЛоре схемы регулнроваиия необходимо учи-
тывать условия подачи воды потребителям. Подача во-
ды потребителям, расположенным ниже по
рек, может производиться пзпуркамя «о Р«ге с устрой-
ством водозаборов вблизи потребителей. Однако~ это
бывает затруднительно и не обеспечиваетбеспер -
ноете водоснабжения при перемерзании русла. В этом
случае необходима подача воды по м^*?£пв»ив ио-
По санитарным требованиям при исполыовами
ды яа литьевые нужды также можетя
диче ее по водоводам на большое расстояние. Поэ ому
64
РАЗДЕЛ I. Общие вопросы, проектирования водоснабжения
всегда желательно располагать водохранилища но воз-
можности ближе к (Крупным водопотребителям.
Если сток ближайшей раки недостаточен для удов-
летворения всех нужд района в воде и невозможно строи-
тельство на ней водохранилища, рассматриваются воз-
можности использования более отдаленных рек с пере-
броской из них воды непосредственно потребителям или
со сбросом ее в бассейн ближайшей реки по системе
каналов или водоводов. При этом должно быть обра-
щено серьезное внимание на качество воды, которое
при прохождении ее по каналам может значительно
ухудшаться.
При разработке водохозяйственных балансов с при-
влечением стока извне следует учитывать потери воды
в системе переброски в разные периоды года и при вре-
менных прекращениях подачи, когда они бывают велики.
Возможность переброски воды из реки в другой бас-
сейн должна быть подтверждена составлением водохо-
зяйственного баланса также и по этой реке (с учетам
перспектив развития промышленности, населения, сель-
ского хозяйства и прочих отраслей народного хозяй-
ства).
При строительстве водохранилищ затопляются боль-
шие площади земель, в том числе сельскохозяйствен-
ных, населенных пунктов, дорог, ЛЭП и пр., и стои-
мость затрат на устройство чаш водохранилищ неред-
ко достигает 50—70% общей стоимости. Для уменьше-
ния этих затрат водохранилища по возможности рас-
полагают на неудобных, незаселенных землях, в доли-
нах с крутыми .уклонами. Подпорные уровни водохра-
нилищ следует назначать с учетом минимального объ-
ема затрат по затоплениям, причем необходимо преду-
смотреть защиту обвалованием от затопления мелко-4
водных участков.
10.8. ПРОГНОЗ КАЧЕСТВА
ВОДЫ В ВОДОИСТОЧНИКАХ
Одновременно с водохозяйственным балансом вы-
полняется прогноз качества воды в реках на расчетные
сроки, задачей ^которого является определение достаточ-
ности намечаемых в балансе водохозяйственных меро-
приятий не только для удовлетворения потребностей
в воде, но и для обеспечения охраны водоемов от за-
грязнения. Прогаоз качества воды выполняется по тем
кФ»
же створам, что и водохозяйственный баланс, и рассчи-
тывается по намечаемым в балансе расходам воды,
учитывающим отборы воды из рек и сбросы в них сточ-
ных вод. Содержание в сточных водах загрязнений и
процессы самоочищения и разбавления, происходящие
в реках, принимаются по имеющимся проектным и ли-
тературным данным.
Полученные характеристики содержащихся в воде
рек веществ сравниваются с санитарными и рыбохо-
зяйственными нормами и исходя из результатов срав-
нения намечается требуемая степень очистки сточных
вод.
Расчеты прогноза производятся по методам, разра-
ботанным ВНИИ ВОДГЕО, с применением вычисли-
тельных машин. Рассчитывается содержание основных
загрязнителей (органических веществ, растворенного
кислорода, нефтепродуктов, тяжелых металлов, солей
и др.)» характерных для данных районов.
10.9. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
В зависимости от масштабности схем их технико-
экономические показатели должны быть различны. В
схемах комплексного использования и охраны водных
ресурсов бассейнов рек, в областных п республиканских
схемах водоснабжения, канализации и использования
водных ресурсов на ближайшие расчетные сроки опре-
деляются капитальные затраты по имеющимся проектам
и укрупненным показателям для промышленных пред-
приятий и населенных пунктов.
На отдаленные периоды при отсутствии данных по
отдельным предприятиям капитальные затраты опреде-
ляются укрупненно по отраслям промышленности для
крупных городов, промышленных районов и узлов по
суточной производительности систем водоснабжения и
канализации.
Определение стоимости крупных водохранилищ и си-
стем переброски стока определяется на ближайшую пер-
спективу по имеющимся проектам, а при отсутствии
таковых — ориентировочно по предварительно собран-
ным материалам и по укрупненным показателям.
Затраты на ликвидацию ущербов от затопления и
подтопления определяют на основе предварительного
обследования и данных местных организаций о затоп-
ляемых сельскохозяйственных угодьях, населенных пунк-
тах, дорогах и пр. При этом должна быть учтена ком-
пенсация стоимости затопляемых сельскохозяйственных
земель, переселения населения на новые места, пере-
устройства и переноса промышленных предприятий,
дорог, ЛЭП и пр.; при отсутствии конкретных данных
используются аналоги.
При сопоставлении вариантов схемы определяются
основные эксплуатационные затраты: электроэнергия на
перекачку воды, амортизация крупных капитальных со-
оружений. Сравнение делается в соответствии с «Инст-
рукцией по определению экономической эффективности
капитальных вложений в строительство» (СН 423-71).
Затраты на внеобъемные работы определяются до-
полнительно по существующим инструкциям и имею-
щимся укрупненным показателям.
В схемах водоснабжения, канализации и использо-
вания водных ресурсов отдельных промышленных рай-
онов, в схемах генерального плана промышленных уз-
лов и других аналогичных схемах капитальные затра-
ты принимаются по имеющимся проектам, а при отсут-
ствии их—по укрупненным показателям стоимости для
ориентировочно определенных объемов основных строи-
тельных работ или производительности сооружений,
протяженности и диаметров водоводов и коллекторов,
производительности насосных станций, очистных соору-
жений и т. п.
Для гидротехнических сооружений определяются
ориентировочно объемы основных работ.
Раздел II
ВОДОПРОВОДНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
ГЛАВА И
СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ЗАБОРА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД
11.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
А- Требования,
предъявляемые к водозаборам
Водозаборные сооружения (или водозаборы) прет-
назначены для заоора расчетного расхода воды из во-
доисточника, защиты системы водоснабжения от
попадания js нее с водой сора, наносов, льда, водо-
рослей, рыб и т. п. и подачи воды потребителю. Эти
сооружения рассчитывают на эксплуатацию в обычных
и редко повторяющихся чрезвычайных условиях в во-
доисточнике.
В пределах заданной категории надежности водо-
заборные сооружения должны обеспечивать подачу
воды в водопровод в требуемых количествах и необ-
ходимого качества.
По категории надежности водоподачи определяют
расчетную обеспеченность суточных расходов и уров-
ней воды (табл. 11.1).
ТАБЛИЦА ПЛ
РАСЧЕТНАЯ ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ СУТОЧНЫХ РАСХОДОВ
И УРОВНЕЙ ВОДЫ В ОТКРЫТЫХ ИСТОЧНИКАХ
Категория надеж- ности подачи во- . ды Расчетная обеспеченность, %
максимальных уровней минимальных
расходов уровней
I 1 95 97
II 2 90 95
Ш 3 35 90
Класс капитальности водоподъемных и водохрани*
лищных плотин, входящих в состав водозаборного
узла, следует принимать в соответствии с табл. 11.2»
ТАБЛИЦА 11.2
КЛАСС КАПИТАЛЬНОСТИ СООРУЖЕНИЙ
Категория надежности
подачи воды
Класс капитальности
сооружений
I
И
Ш
П
1П
IV
Водозаборы, преднвз!наченные для хозяйственно*
литьевых целей, должны удовлетворять санитарные
требования, а место нх расположения — требования,
предъявляемые к организации зоны санитарной охра*
ны.
Устройство водозаборов необходимо увязывать и
согласовывать с требованиями всех ДРУ™*Л^ия
ствукадего и перспективного водопользования (см.
^Водозаборные сооружения должны .«^Гдвш *
по конструкции, удобными для эксплуатацм д
Установлении их экономичности следует
;<чИ1Ы.вать также затраты, которые шэгут возникнуть
при непредвиденных нарушениях работы водозабора,
водозаборы следует различать:
— речные, водохраншшшные, озер-
ко степени стационарности —стационарные и неста-
ционарные /'передвижные, плавучие);
по длительности периода эксплуатации— постоян-
ные и временные;
по назначению — хсэяйетвенно-гштьевые и техничен
ские;
по технологическим и конструктивным особенно-
стям — ковшовые., приплотиниые, совмещенные, раз-
дельные и т. пд
по месту расположения водоприемника — берего-
вые. русловые, пришнотинйые и пр.;
по требуемой категории надежности подачи воды —
в соответствии z указаниями п. 9.1;
по производительности—малые (менее 1 м’/с),
средние (от 1 до 6- м3/с), большие (более 6 м*/с).
Б. Выбор места водозабора
Место водозабора выбирается на устойчивом участ-
ке реки, обладающем достаточными расходами к
глубиной, расположенном возможно ближе к водопот-
ребителю и находящемся вне зоны движения судов и
плотов, а также вне участков расположения пристаней,
лесных бирж и т. п.
У места водозабора должны быть спокойные и
благоприятные топографические формы берега русла
без крутых косогоров, заливаемых пойм, изрезанно-
стей оврагами и т. п.
Выбираемый участок русла не должен распола-
гаться на перекате и ее должен иметь резких местных
сужений, перепадов, быстрин, забор (т. е. выходов
скальных порогов в дне русла), островов и кос.
* Во многих случаях предпочтительно располагать
водозабор у вогнутого берега плесов, имеющих уме-
ренную кривизну (R^4B) и достаточные глубины у
берега. Водозаборы желательно размещать на одно-
русловых участках реки, а при наличии островов — на
главных протоках, деятельность которых в данное
время и в перспективе находится вне сомнений.
На слабонзвилнстых участках русел больших рек,
по которым передвигаются побочна значительных раз-
меров, необходимо учитывать возможность нежела-
тельного переформирования русла при надвиге
побочна, из-за чего иногда приходится отказываться
от водозабора постоянного или стационарного типа.
Прн выборе места водозабора следует учитывать
также особенности гео- и гидрогеологических условий в
отношешш устойчивости берегов (оползней), выбора
необходимой глубины заложения оснований, условия
производства работ и др.
На средних и малых реках с шуголедовым режи*
мом небольшой интенсивности необходимо располагать
водоприемники за пределами участков русла с интен-
сивным, • а иногда и жильным перемещением наносов.
3 Зак. 533
66
РАЗДЕЛ IL Водопроводные сооружения
«причем в этом случае можно руководствоваться только
чисто гидравлическими соображениями, располагая во-
дозабор в пределах средней трети, а при более ин-
тенсивном шуголедовом режиме — в третьей четверти
длины кривой.
На реках с тяжелым шуголедовым режимохм место
водозабора не должно располагаться на участках воз-
можного образования русловых шугозажоров, ледяных
заторов, ниже длительно действующих полыней, бы-
стрин, водопадов, притоков с обильными количествами
шугольда и на участках больших навалов льда на бе-
рега. ' „ .
Выбор места водозабора в сложной обстановке не-
обходимо сопровождать необходимьши проработками,
техннкю-эконшшческими сопоставлениями и анализом.
В, Общая технологическая
схема водозаборов
Общая технологическая схема водозаборов систем
водоснабжения имеет два характерных типа (берего-
вой, русловый), различающихся между собой распо-
ложением места забора воды относительно берега, и
две характерные компоновки (совмещенная, раздель-
ная), отличающиеся расположением насосной станции
относительно других сооружений.
Схема раздельного водозабора руслового типа не-
зависимо от вида водоема включает: 1) водоприемник;
2) самотечные или сифонные трубы; 3) сеточный бере-
говой колодец; 4) насосную станцию I подъема;
5) камеры переключений и предохранительных прибо-
ров. Эту схему часто применяют для водозаборов ма-
лой производительности.»
Схема раздельного водозабора берегового типа от-
личается размещением водоприемника на берегу, сов-
мещением его с сеточным береговым колодцем, который
в этом случае называется береговым водоприемно-се-
точным колодцем, и отсутствием самотечных линий.
Эта схема применяется при достаточных глубинах
вблизи берега.
Предпочтение следует отдавать схемам руслового и
берегового совмещенного водозабора, т. е. совмещению
берегового сеточного колодца и насосной станции в
одном сооружении. Эти схемы применяют для водо-
заборов средней и большой производительности.
В схемах должно предусматриваться секционирование
водозабора, создающее необходимую маневренность для
обеспечения бесперебойности водоподачи. Число неза-
висимо работающих секций для всех водозаборов по-
стоянного типа I и II категории надежности водопо-
дачи не должно быть меньше двух. Секционирование
обязательно для водоприемников,, самотечных линий
и сеточных колодцев и не обязательно для водозабо-
< ров временного типа.
В зависимости от местных, главным образом при-
родных, условий, в которых находится створ сооруже-
ний, один и тот же водоприемник может иметь разную
степень надежности забора воды.
В средних условиях при выборе технологической
схемы отдается предпочтение водоприемникам, отвер-
стия которых либо хорошо защищены от воздействия
неблагоприятных природных факторов (например» в
ковшах), либо легко доступны для обслуживания в
любое время (в береговых водоприемниках).
У затопленных русловых водоприемников, практи-
чески недоступных для обслуживания в периоды шуго-
и ледохода, могут быть кратковременные перерывы в
заборе воды или его снижения. В легких природных
условиях эти водоприемники могут быть отнесены к
I степени надежности забора воды, в средних усло-
виях — хо П степени.
В тяжелых природных условиях надежность забора
воды и у береговых водоприемников снижается до
II степени.
В тяжелых условиях для создания водозаборов.
I категории надежности, водозаборные сооружения
расчленяют на два узла, устраиваемые на разных во-
доемах или в разных местах и створах водоема, Про-
изводительность каждого такого узла, в зависимости
от местных условий и особенностей водопотреби геля,
назначается от 50 до 75% потребно]! производитель-
ности водозабора. Для повышения эффекта от расчле-
нения водозабора на каждом водозаборном узле при-
меняют разные способы забора воды. Возможны и та-
кие сочетания природных условий, при которых рас-
членяют лишь водоприемные устройства (комбиниро-
ванный водозабор).
Г. Оборудование водозаборов
В состав оборудования водозабора входят:
решетки, защищающие приемные отверстия от попа-
дания в них сора и плавающих тел;
рыбозаградительные фильтры и сетки с про«мывиы-
ми устройствами; сетка для процеживания воды;
подъемные, транспортные и промывные устройства
для подъема и промывания сеток;
насосы или эжекторы для очистки береговых ко-
лодцев от наносов;
насосы основного оборудования;
насосы вспомогательного оборудования (дренажные
для откачки фильтрата, вакуумные для пуска насо-
сов), а также вентиляторы для создания искусственной
циркуляции воздуха;
подъемные и транспортные приспособления и
устройства для монтажа и демонтажа оборудования и
коммуникаций;
электрооборудование, обычно работающее от двух
независимых вводов электроэнергии;
телемеханические устройства и приспособления для
полного или частичного автоматического управления ра-
ботой водозабора;
затворы (щиты, дроссели, задвижки и т. п.) для
управления коммуникациями и оборудованием водоза-
бора;
обратные клапаны для поддержания напора в во-
доводах при внезапной остановке одного из насосов;
предохранительные клапаны для защиты водоводов
и коммуникаций от гидравлических ударов;
водомеры.
Решетки. Стержни сороудерживающих решеток вы-
полняют из полосовой стали и устанавливают с прозо-
ром в свету 50—100 мм в труднодоступных водопри-
емных отверстиях и 50 мм во всех других случаях.
Для опускания и подъема решеток устраивают спе-
циальные пазовые устройства. При боковом приеме
воды из рек стержни решеток следует располагать по*
нормали к направлению течения воды в русле.
На береговых водоприемниках как одно из средств
борьбы с обмерзанием и закупоркой решеток внутри-
водным льдом применяют электрообргрев решеток. На
русловых водоприемниках решетки покрывают резиной,
а также предусматривают промывку решеток обратным
током воды или импульсную промывку.
Сели скорости течения в реке, обычно равные 0,3—
0,4 м/с, в 3—4 раза превышают скорбеть втекания во-
ды в отверстия, решетка является эффективным рыбо-
заградителем. В этих случаях скорости входа снижают
до 10—7,5 см/с за счет соответствующего увеличения
площади водоприемных отверстий. Если соотношение
скоростей течения в водотоке и водоприемных отвер-
стиях менее 3—4, необходимы специальные рыбоза-
градительные устройства.
Глава 11. Сооружения для забора поверхностных вод
РЫ^?Ла.Г.раДИ7е;1ЬНЫе фильтры, про-
— месте установки и
гальки, щебня, камня и
реечных пакетов и др4,
поступлением воды сверху
общей толщиной >40 см с
решеткой, верхним рабочим
л в ух _Тр е хсл о й н ы е
поддерживающей
из гравия крупностью 3-6 см и с нижни^^оем
снизу
одной
круглых стержней, по-
со слоем гальки крупностью 6—8 см;
' ...' пакетно-реечные толщиной
Водоприемные ] "
лываемпе обратным током воды на м
выполняемые из однородных
пемзы, керамзита, деревянны
устраивают трех типов:
1 — горизонтальные,
вниз,
одной
-слоем
в 4- 5 раз большей "крупностью;
11 горизонтальные, с поступлением воды
вверх, размещаемые на выносных консолях с
поддерживающей решеткой из ъ
крытых резиной, г~ -----
без решетки деревянные гг._______
15—20 см (толщина реек 1,5—5 см)^ '
Ш вертикальные, с поступлением воды по гори-
зонтали, стационарные ряжевые с крупностью камня
10—30 см и толщиной, равной пятикратной крупности
камня; съемные в кассетах или в решетчатых кон-
тейнерах с крупностью загрузки 4—6 см в кассетах
толщиной 20 см и 6—8 см в решетчатых контейнерах
толщиной 2>25 см; съемные деревянные пакетно-рееч-
ные толщиной 9—20 см (толщина реек 1,5—5 см).
Рыбозаградительные сетки из нержавеющей стали с
отверстиями 2—4 мм, промываемые на месте установ-
ки, применяют в береговых водоприемниках в форме
сетчатых барабанов и стенок, которые на время ската
рыбной молоди опускают в пазы водоприемных окон.
Сетчатые стенки промывают подвижной флейтой, а сет-
чатые барабаны — струереактнвным устройством с
давлением 0,35—0,4 Л1Па.
Водоочистные сетки разделяются на плоские и
вращающиеся.
Плоские сетки выполняют из латунной, стальной
оцинкованной или стальной нержавеющей проволоки
диаметром 2 мм с размером ячеек (в среднем) 5Х
Х5 мм либо из капрона. Эти сетки закрепляются по
контуру рамы и опираются на жесткие стержни и под-
держивающую сетку, выполненную из более толстой
проволоки. Плоские съемные сетки применяют на водо-
заборах малой производительности, забирающих воду
из малозасоренных водоемов.
Вращающиеся сетки бывают с лобовым, внешним,
внутренним и лобово-внешним подводом. Применяют их
на водоемах,, сильно загрязненных сором, а также при
заборе больших расходов воды.
Сетки с лобовым подводом воды следует предяочи-
т’ать при заборе воды из относительно чистых водоемов
тяжелыми шуголедовыми условиями. Применение этих
сеток для очистки сильно загрязненной воды допустимо
лишь для тех водопотребителей, которые допускают
временную неудовлетворительную работу промывных
устройств сеточного агрегата.
Сетки с внешним подводом воды обладают большой
надежностью в работе и обеспечивают высокое качест-
во процеживания. Они наиболее удобны на водозабо-
рах большой производительности, а также при установ-
ке их непосредственно в водоеме, т. е. без специального
сеточного сооружения.
Сетки с внутренним подводом воды применяют на
водозаборах малой производительности, устраиваемых
на реках с умеренным шуголедовым режимом для во-
допотребителей, требующих высокого качества проце-
вживания.
На водозаборах средней производительности сетки с
внешним подводом располагают с поворотом оси на
<)0о, что обеспечивает лобовой подход воды к восходя-
щему полотнищу. Эти сетки условно называют сетками
с лобовочшешшш подводом воды.
При проектировании промывных устройств вращаю-
щихся сеток следует учитывать специфику загрязнении.
Так, например, загрязнения нефтепродуктами могут
>ыть смыты лишь горячей водой; трудно смываются
раглш-и; в неблагоприятных условиях в сеточную ка-
меру может з больших количествах попадать шуга и
Перепад на сетках (ио опытным данным) не допус-
кают более 10—15 см; по достижении этой величины
сетки автоматически включают на промывку.
Д. Гидравлические*
расчеты водозаборов
Гидравлические расчеты производятся на нормаль-
ные и поверочные условия в целях определения:
размеров элементов водозабора;
потерь напора, отметок оси насосов н наинизших
уровней воды в береговых колодцах;
гидравлических характеристик режима работы со-
оружений.
Под нормальными условиями подразумевается одно-
временная работа всех секций водозабора (кроме ре-
зервных).
При поверочных условиях одна из секций считается
выключенной, а весь расход или значительная часть его
пропускается по другим секциям:
Определение размеров элементов водозабора выпол-
няется по нормальным условиям работы, а расчет по-
терь напора, отметок оси насосов и уровней в колод-
цах— по поверочным условиям.
Расчет полном площади водоприемных отверстий Q
(брутто) выполняется по формуле
'Обр=^~ k.k., (11.1)
где Qp — расчетный расход воды в одной секции, м’/с;
t?Bx — условная средняя скорость входа в водопри-
емные отверстия, отнесенная к их сечению в
свету;
ki — коэффициент загрязнения; среднее значение
для решеток и плоских сеток 1,25;
k2— коэффициент, учитывающий стеснение прием-
ного отверстия (стержнями решеток и сеток,
загрузкой фильтров и т. и.):
для решеток
й, = (а + с)/а;
для сеток
' ^-[(а + с)/аР(1+Р);
для фильтров
Л*=1/р.
здесь а — расстояние между стержнями в свету, см;
р — коэффициент» учитывающий стеснение сеток
опорными рамками;
р—объем пустот в единице объема загрузки
фильтра.
При заборе воды из шугоиосных рек и каналов и
при отсутствии необходимости в рыбозащнте о.х при-
нимается равной для затопленных оголовков ОД
0t3 м/с; для береговых водоприемников 0,2—0,6 м/с.
Ббльшие скорости входа назначаются для водоемов
со средними шуголедовыми условиями, а меяыпие
с тяжелыми. Для очень тяжелых шулогедовых условия
t?ix снижается до 0,05 м/с.
При расчете площади водоочистных сето* пр|!’
* ни мают равной 0,2—0,4 м/с для плоских н 0,4 0,5 м/с
для вращающихся сеток.
Для целей рыбоэашнты на водозаборе о.х изменя-
ется в зависимости от критической скорости плавания
3* Зак. 523
6$
РАЗДЕЛ IL Водопроводные сооружения
защищаемых рыб: с?кр=10 I (где I — длина тела рыо);
на реках /, на водоемах с’вх^б L
Временным положением по проектированию рыбоза-
щитных устройств рекомендуется:
для рек со скоростями течения уа = 0,4 м/с прини-
мать 1’вх<^0,25 м/с; при оа>0,4 м/с допускается
t’ax^0,4 м/с;
для водоемов с малыми скоростями течения
^0,1 м/с; ,
для береговых водозаборов г?пх^0.25 м/с.
Трубопроводы водозабора рассчитывают по допуска-
емым скоростям в условиях нормального режима рабо-
ты водозабора: для самотечных труб t’c — 0,74-1,5 м/с;
для всасывающих труб 0вс = 1,24-2 м/с.
Наивысшая допустимая отметка оси насоса Ан оп-
ределяется по формуле
~лнув + Лвс2hf ~Лвх, (Л-2)
где АНУВ—отметка наинизшего уровня воды в реке;
Ава — допустимая высота всасывания насоса;
ЕА/ — сумма всех потерь напора на местные со-
противления;
Анх — скоростной напор при входе воды в на-
сос.
Потери напора вычисляются по выражению
A/==Co3/(2^), (11.3)
где Z — коэффициент местного сопротивления (см. гла-
ву 7, табл. 5),
а скорость течения определяется по наибольшему расхо-
ду Qp.u в одной из секций водозабора при Qp — m Qp.St
где т=0,74-1.
Потери напора в сороудерживающих решетках при-
нимают, по практическим данным, равными 3—5 см.
В особых случаях учитывают возможность закупорки
отверстий водоприемников шугой, принимая перепад на
них равным 0,5 м, а иногда и более.
Потери напора в фильтрующих кассетах находят по
формуле
< Л/=(^Рф/Аф)2з, (ПЛ)
где Аз1,5 — коэффициент загрязнения;
Оф=Qp/Qep — скорость .фильтрации;
Аф = 18 р Уб (6—средняя крупность
заполнителя; р — пористость фильт-
ра);
s — толщина кассеты.
По формуле (11.4) определяют и потери напора в
пакетно-реечных кассетах, если для всего поперечного
сечения кассеты тфедаарительно будут определены
р, средневзвешенный размер реек ее заполнения б и Аф.
Подбор размеров щелевой вихревой камеры, имею-
щей форму усеченного конуса, рекомендуется выпол-
нять по следующим установленным экспериментально
соотношениям;
диаметр конуса в начале dc (где dc —диа-
метр самотечной трубы), а в конце d0>0,6 dm* '
полная длина камеры 4 (64-10) dm\
длина входной непрерывной щели /щ=/в—dm;
ширина непрерывной входной щели b^Q^/l^w
(QB — забираемый расход; ш =4,15 — скорость вте-
кания воды в щель); если щель выполняют прерывис-
той с суммарной длиной /щ.Пр*=Апр/щ, то зависимость
получает вид; ^РвДщ.прЮ.
Средний перепад давлений на входной щели
Разность средних пьезометрических давлений в на-
чальном и конечном сечении вихревой камеры Zm~
^h(2g).
Коэффициент сопротивления вихревой камеры, от-
несенный к скорости в самотечной трубе, 5“34-3,2.
Расчет расхода промывной воды Qup для обратной
промывки водоприемных отверстий выполняется приб-
лиженно в предположении, что длительность промывки
будет каждый раз устанавливаться при эксилуа пиши.
Промывной расход Qnp, выраженный через забирае-
мый расход Qn, для различных водоприемников имеет
следующие значения:
в каменно-ряжевых фильтрующих водоприемниках с
фильтрами III типа QHp= (1,54-2) QH;
в консольны.х водоприемниках с горизонтальными
отверстиями и фильтрами II типа Qt(p^0.,5 QB;
в водоприемниках с вертикальными отверстиями, ко-
торые защищены решетками, в периоды шугохода под-
вергающимися закупорке шугой, Q!tp — 0,75 Qti;
в водоприемниках с вертикальными отверстиями, за-
щищенными фильтрующими кассетами, с организован-
ным подводом к ним промывной воды QnP = Qi.;
в водоприемниках с горизонтальными отверстиями и
фильтрами I типа Qnp= (0,75—1) QB; при этом требу-
ется дополнительная подача сжатого воздуха в коли-
честве 16—20 л/(с-м2) на водотоках и 20—25 л/(с-м2)
в водоемах.
Для удаления отложений в самотечных трубах ре-
комендуется применять промывку прямым током во-
ды, пропуская весь расход по одной самотечной трубе.
Для предварительной оценки эффективности такой
промывки по степени подвижности донных отложений
средней крупностью б, м, в трубопроводе диаметром
d, м, можно пользоваться формулой
(Scf)0’25, (11.5)
где Д — параметр, в среднем равный 10; для скорости
начала общего движения наносов Д = 5, а для
скорости начала взвешивания со дна А = 15.
Проверку неразмываемости дна или его каменного
крепления вне резких возмущений течения речного по-
тока с небольшой мутностью рекомендуется произво-
дить по формуле Б. И. Студеничникова:
ua = l,65 (fiio/S)0,25 /Гб (Я/б)0'25, (11.6)
где Он — неразмывающая скорость, м/с;
6 — средний диаметр отложений дна или камен-
ного крепления, м;
бю — диаметр фракции отложений дна, содержа-
щейся в смеси не более 10%, м;
, Н — глубина потока, м.
11.2. РЕЧНЫЕ •
ВОДОЗАБОРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
А. Общие положения
Речные водозаборы в зависимости от соотношения
потребного расхода QB и минимального расхода в реке
Смив на малык й средних реках устраивают беспло-
тинными при Qb-CQkbb, приплЬтинными при Qb<
^Qmhb и водохранилищными при Qb>Qmbb. Все бес-
плотинные водозаборы.в благоприятных для этого ус-
ловиях выполняют береговыми и совмещенными.
Отсутствие таких условий вынуждает применять
русловые водозаборы, водоприемники которых выби.
рают в зависимости от их производительности, типа
водотока, особенностей водопотребления и местных ус-
ловий.
В средних природных условиях малых и средних
рек применяют русловые водоприемники, приведенные в
табл. 11.3.
Глава 11. Сооружения для забора поверхностных вод
о
п
о
ПРИМЕРНЫЕ ПРЕДЕЛЫ ПРИМЕНЕНИЯ " Ц ''
р У с л о вых В О Д ОПРИ ЕМ ии к о в
ДЛЯ СРЕДНИХ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ
Расход bi забора, ?. при устье- вый и <0,0001) равнинный (0,000! - •'/<0,001) 1 предгор- ный (0,001 ''/"'0,0!) горный (0,01 </-- <0.1) высокогор- ный (/< I "'О.п 1
0.02—2 .Зато а л с к приемники i ИЫ(! ВОДО- (оголовии) Подрусловие и ко иые водойри» чбкнироъан- -ЧИИИИ
При пл с
2—20
В о д о п р и ем н ы е к оьш и
хранить неизменными и порог щитовых плотин раз-
мешают либо на уровне русла дна, либо даже
несколько ниже его (при существенном стеснения пото-
ка плотиной).
Отметку нормального подпорного уровня обычно
назначают возможно меньшей; это обусловливает я
наименьшее переформирование русла и незначительное
изменение бытового туго ледового режима реки, при
котором образование шугозажоров перед плотиной
будет исключено. Для создания необходимых глубин у
места приема воды отметку дна промывного шлюза
обычно принимают на 0,7—1 м ниже уровня дна рекв.
Б, Основные сооружения
речных водозаборов
Прпплотшшые водозаооры, как правило, устраивают
с промывными шлюзами, в береговых устоях которых
размешают водоприемники.
Типы применяемых плотин разнообразны, но в их
применении для целей водоснабжения имеются опре-
деленные особенности (табл. 11.4). Тан, например,
ТАБЛ И и А Ц.4
ПРИМЕРНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПЛОТИН
ХАРАКТЕРНЫХ ТИПОВ
Основные конст- руктивные особен- ности плотины Участок реки
при- устье- вый равнин- ный пред- горный горный высокогорный
Без затворов на гребне с донными решетками, гале- реями и промыв- ннками .... С отверстиями, только частично перекрытыми щи- тами, иногда с наносоперехваты- вающими гале- реями в пределах промыв ник а и в пороге водопри- емных отверстий С отверстиями» полностью или в большей части пе- рекрытыми щита- ми, с порогами, заглубленными под уровень дна реки, с промыв- никами и наносо- перехватывающи- ми галереями в порогах вЪдопри* емных отверстий» применяемые на беспойменных или зарегулированных руслах - • ’ Островного ти- па с отверстиями» полностью пере- крываемыми Щй- тами , с низким гребнем и малым перепадом в • по- ловодье, примени* емые на реках с большими и сла- быми поймами < < а 1 f
- -
1
-
[
плотиЯы применяют для
воды только в низкую межень, поэтому условия про
хода половодий и паводков стремятся чаше всего со-
3атоплеиные водоприемники. При заборе воды из
глубоководных рек, когда водоприемные отверстия
представляется возможным располагать на глубинах
J 10 м, затопленные водоприемники малой производи-
тельности _ могут представлять собой простой раструб
(оголовок) с решетной, установленной в конце сам*
течкой трубы.
На реках с ограниченными глубинами, где возмож-
ны динамические воздействия топляков, карчей н т. а,
водоприемные стверстая и раструбы в конце самотеч-
ных труб должны быть встроены в прочные и массив-
ные конструкции затопленного водоприемника, верх
которого должен быть ниже ианнизшеЙ кромки ледяно-
го покрова не менее чем на 0,2 ы, а порог водоприем-
ных отверстий должен быть расположен над дном во-
доема не менее чем на 0,5 и.
На 'судоходных реках верх водоприемника должен
быть заглублен не менее чем на 1—1,5 м от уровня
самого низкого положения киля судна. Если это требо-
вание не может быть выполнено из-за небольших глу-
бин в реке, водоприемник необходимо располагать за
пределами судового хода. Во всех случаях отметка
верха и место его > расположения должны быть приняты
с учетом требований речного судоходства.
На судоходных и сплавных реках применяют спе-
циальные конструкции бетонных водоприемников с об-
текаемыми формами. Для оголовков изготовляют ме-
таллическую оболочку, которую на плаву буксируют к
месту установки, где ее затапливают и после установим
под вшой заполняют (по спеяшальаыы трубам) бето-
ном. Раструбы самотечных труб заранее заделывают в
каркас. На слабых грунтах в основании устраивают
свайный ростверк.
На малых и средних реках, на которых осуществля-
ется россыпью, наиболее часто применялись ря-
жевые водоприемники. Однако в последние годы из-за
большой трудоемкости изготовления ряжевых конст-
рукций строительные организации предпочитают им бе-
тонные в стальных оболочках.
При малых скоростях входа, принимаемых по уело-
вням борьбы с шугой или рыбозатиты, требуется вен
доприемный фронт значительной площади и длины-
Равномерная работа водоприемных отверстия в этих
случаях достигается применением ш^вых*а^*
щелевым входом, которые располагают в теле вод*
приемника, одновременно используя их для
равномерной обратной промывки ^оприемных отвер-
стий (рис. 11.1). Для этого в каждой панели «<*«»
щели устанавливают две-три стР>енапРа!^я*0“"'пДи„
фрагмы, а промывной стоуе на подходе к J*®*!*™’’
придают два поворота. <&агодаря которым она раеши.
ряется и по ширине и по высоте W*™*- .. . _
Водоприемники, представленные варке 1М,^имаот
односторонний прием воды. Они разработаны в тшкмых
кастах (Ленинградским Воджаналпросктозл № 901-1-
2?°^901 -1 -23) двухзвенными на забор расходов вады до
70
РАЗДЕЛ II. Водопроводные сооружения
1,5 м3/с с парами для установки'в отверстиях сороудер-
жнвающих решеток.
Схемы их компоновок могут быть использованы при
конструировании водоприемников вдвое большей произ-
водительности с применением разветвленных щелевых
вихревых камер и с двухсторонним приемом воды.
Галечный фильтр II типа снизу поддерживается сталь-
ной решеткой, а щелевая вихревая камера выполнена
железобетонной с прямоугольными переменными но
длине сечениями. В этой схеме водоприема также весь-
ма эффективно может быть применен фильтр с дере-
вянным пакетно-реечным заполнением (рис. 11.3).
Рзк. ПЛ. Затопленные водопрмшШки с вихревыми камерами, с односторонним приемом воды, двухзвенные
а — ряжевый; б бетонный в металлической оболочке; I—водоприемные отверстия; 2—нихравые камеры; 3—самотечные
Трубопроводы
Дяо реки вокруг оголовков всех типов укрепляется
камевными отсыпями, часто по тюфякам, когда оно
сложено размываемыми грунтами.
Если по условиям рыбозащиты необходимы фильт-
рующие водоприемники, то в приведенных выше типо-
вых решениях сороудерживающие решетки заменяют
фильтрующими кассетами с соответствующим пересче-
том производительности водоприемника.
При возможности расположения фильтрующего во-
доприемника у затопляемого меженного берега реки
применяется конструкция, показанная на рис. 11.2.
Рис. 11.2. Фильтрующий железобетонный водоприем-
с вихревыми камерами, двухзвенный
/—вихревые камеры: 2—«оплпппмгаих» о-гтпп, *
(Ьлльто отверстая; 3—галечный
Фвльтр, лай; <-чсаыотечные трубы
В вертикальных отверстиях водоприемника предпочти-
тельнее установка фильтра, показанного на рис. 11.3,6,
как обладающего полной локационной сплошностью, в
горизонтальных отверстиях (для фильтра II типа) при-
емлем и более простой фильтр, показанный на
рис. 11.3,а.
Рис. 11^3. Реечное заполнение водоприемные фильтров
а — из реек, сечение которых имеет форму квадрата; б — то
же, е сечением квадрата и параллелограмма
Г лава //. Сооружения для забора поверхностных вод
Днище оголовков обычно заглубляют под уровень
дна реки на 1,5 м, но при слабом основании заглуб-
ление должно оыть соответственно обосновано
Самотечные трубы и сифоны. Самотечные трубы и
сифоны выполняют в основном из стальных труб зава-
нее сваренных в плети требуемой длины.
Само генные и сифонные трубопроводы должны про-
ектироваться незаиливающимися.
Стыкование самотечных труб применяют муфтовое
(надвижная муфта) или фланцевое (для труб большие
диаметров).
Перед л кладкой стальные трубы следует покрывать
надежной изоляцией (см. п. 15.4).
На сплавных реках, по которым сплав осуществля-
ется плотами, самотечные трубы должны быть заглуб-
лены под уровень дна не менее чем на 1 м. Неза-
г луб ленные самотечные трубы должны быть защищены
от истирания донными наносами.
Самотечные трубы могут засоряться песком, илом,
щепой и обрастать ракушками, поэтому необходимо
предусматривать возможность прямой или обратной
промывки или даже механической очистки труб.
Применение сифонов облегчает строительные работы,
но несколько усложняет эксплуатацию. Для удаления
воздуха при зарядке и при работе сифона необходимо
предусматривать воздухосборники, вакуум-насосы или
эжекторы. Трубы укладывают с непрерывным подъемом
к воздухосборнику (1^0,005), устанавливаемому на
самом высоком участке трубы. При включении сифона
не следует сразу включать насос на его полную по-
дачу.
Береговые колодцы с плоскими сетками. Как от-
дельные сооружения береговые сеточные колодцы чаще
всего применяют для малых расходов (1—1,2 м3/с),
допускающих установку плоских съемных сеток.
Береговые сеточные колодцы проектируют из желе-
зобетона, двухсекционными, круглыми в плане, диамет-
ром от 4 до 8 м.
Отметку дна колодца устанавливают исходя из вы-
соты рабочей части полотнища сеток, отсчитываемой от
минимального уровня воды. На дне колодца делают
приямок для осадка глубиной 0,7 м.
Пазы для сеток устраивают двойными для того,
чтобы на время промывки сеток пользоваться запасным
их комплектом.
Всасывающие трубы диаметром d должны заглуб-
ляться под минимальный уровень воды в колодце не
менее. чем на 0,6—*1 м или на глубину Л^2ивс, где
dBC = l,3 d — больший диаметр всасывающего патрубка.
Входное сечение следует размещать от дна на рас-
стоянии, не .меньшем 0,8 dB.c. Расстояния от стен долж-
ны назначаться не менее диаметра труб. Желательно
иметь независимые всасывающие линии для каждого
Береговые водоприемно-сеточные колодцы. Прием-
ные отверстия в водоприемно-сеточном колодце распо-
лагают по внешней грани и снабжают необходимыми
приспособлениями для опускания и подъема решеток,
рыбозаградительных сеток и затворов (пазы, блоки,
настенные лебедки и др.).
Рис. 11.4. Водоприемный колодец
1 — плоские сетки; 2 — эжектор; J — устродсгао для промыва
сеток; 4 —таль ручная грузотодъеэдеостью I т
насоса.
На самотечных трубах устанавливают укороченные
задвижки.
В последнее время перед затворами стали устанав-
ливать вакуум-колонны для возбуждения колебаний в
самотечных трубах при импульсной промывке отверстий
руслового водоприемника.
Внутри колодца к самотечным линиям или к ваку-
ум-колонне присоединяют трубы для обратной про-
мывки. В колодце размещают лестницу-стремянку и
эжектор для удаления осадка.
Отметка верхнего перекрытия колодца принимается
на 0,6—1 м выше уровня высоких вод, а в водохрани-
лищах— с учетом волнового воздействия. В надземном
павильоне размещаются подъемные устройства, при-
способления для промыва сеток и колонки для управ-
ления задвижками.
Береговые колодцы разработаны СоюэводоканЗл-
проектом в типовых проектах водозаборов производи-
тельностью 1 м’/с (рис. 11.4).
В водозаборах большой производительности число
секций многосекционных водоприемно-сеточных колод-
цев, оборудованных вращающимися сетками, рекомен-
дуется принимать равным числу насосов.
Обычно бытовые глубины рек недостаточны для раз-
мещения под уровнями межени требуемого числа водо-
приемных отверстий, вследствие чего перед водопрнем-
.ником устраивают углубления русла в виде затоплен-
ных самопромываюшяхся ковшей.
Для предотвращения сдвига и подмыва колодцев
применяют:
дополнительное заглубление основания берегового
водоприемника под дно русла, если на практически до-
стигаемой глубине имеются прочные или плотные грун-
ты;
шпунтовые коробки, ограждающие основание водо-
приемного колодца от подмыва и улучшающие условия
его работы на сдвиг.
РАЗДЕЛ IL Водопроводные сооружения
Если тело дамбы, сопрягающей сооружение с бере-
гом, может подвергаться некоторым деформациям, то в
целях ‘Повышения надежности работы водозабора
устраивают опорные эстакады или галереи для разме-
щения в них всасывающих трубопроводов. Галереям
придают необходимую водонепроницаемость, конструк-
тивную жесткость, проходимые габариты. Для спуска в
галерею устраивают колодец.
Сеточные и водоприемно-сеточные колодцы должны
быть оборудованы приборами для замера перепада во-
ды на решетках и очистных сетках.
Насосные станции I подъема. Насосная станция
должна быть расположена за пределами возможного
нарушения грунта при производстве работ по устрой-
ству береговых колодцев. Размеры станции определя-
ются, габаритами и условиями монтажа оборудования
и двигателей. Число устанавливаемых насосов зависит
от класса станции (см. главу 13).
В насосных станциях I подъема рекомендуется ус-
танавливать артезианские и вертикальные насосы. При
большой производительности водозабора и малых на-
порах следует применять пропеллерные насосы.
Между насосом и напорной задвижкой устанавли-
вают контрольно-измерительные приборы (манометры),
а на всасывающей линии до насоса — вакуумметр.
В случае расположения осей насосов выше ^низкого
расчетного уровня воды в источнике должны быть ус-
тановлены вакуумнасосы (не менее двух).
Заливать производственно-хозяйственные насосы сле-
дует не более 5 мин/ противопожарные — 3 мин.
Обратные и предохранительные клапаны, задвижки
для отключения насосной станции от водоводов и вы-
пуска для опорожнения водоводов, если они увеличи-
вают габариты подземной части насосной станции, вы-
носятся в отдельную камеру.
При значительной амплитуде колебания уровней во-
ды в реке целесообразно размещать электрораспредели-
тельные устройства в подземной части водозабора, ко-
торая в этих случаях имеет достаточно большие
размеры.
К монтажному проему в стенах насосной станции
должен быть обеспечен подъезд автотранспорта.
Для предварительной компоновки водозаборного со-
оружения можно воспользоваться данными, приведен-
ными в табл. 11.5.
ТАБЛИЦА П.5
ЗАВИСИМОСТЬ РАСПОЛОЖЕНИЯ
ЭЛЕКТРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
ОТ ГЛУБИНЫ ПОДЗЕМНОЙ ЧАСТИ И ТИПА НАСОСОВ
Насос Глубина подземной части, м - Расположение электрораспредели- тельных устройств
Горизонталь- ный До 6 6—10 ёвыше 10 В цристройке; подъемно-транспорт- ное оборудование располагается в надземной части над машинным за- лом В надстройке над машинным за- лом; подъемно-транспортное обору- дование размещается под перекры- тием в машинном зале Во втором этаже подземной час- ти насосной станции
До 12 Свыше 12 В пристройке В надстройке над машинным за- лом
В. Русловые водозаборы
Основные типы русловых водозаборов
области их применения приведены в табл.
с указанием
11.6.
ТАБЛИЦ Л 11.6
ТИПЫ РУСЛОВЫХ И БЕРЕГОВЫХ ВОДОЗАБОРОВ
Водозаборные
сооружения
Русловые:
раздельного типа
то же, с сифон-
ными линиями
то же. без се-
точного берего-
вого колодца
то же, с незатоп-
ленным водопри-
емником
совмещенного ти-
па
Береговые:
раздельного ти-
па
совмещенного ти-
па
Береговые совме-
щенного типа с об-
легченной подзем-
ной частью
То же, с дополни-
тельным русловым
забором воды’
Область и условия применения
Широкая пойма с пологим берегом;
отсутствие достаточных глубин у бе-
рега: нескальнын грунт
Амплитуда колебания юрпзонта во-
ды в реке до 6—8 м; высота всасыва-
ния насосов свыше 3—I м; произво-
дительность водозабора до 1 м ;/с
Большое заглубление самотечных ли-
ний; неблагоприятные геологические и
гидрогеологические условия для ук-
ладки самотечных линий
Сравнительно чистый источник водо-
снабжения. Небольшая производи-
тельность водозабора
Водоснабжение крупных и ответст-
венных объектов; забор воды с не-
скольких горизонтов
Амплитуда колебания горизонта во-
ды при производительности до 1 м3/с —
свыше 6 м; при производительно-
сти 1—6 м3/с — любая
Наличие достаточных глубин в рус-
ле у берега; крутой берег; нескальный
грунт; незагрязненность воды у бере-
га
Амплитуда колебания горизонта во-
ды 6—8 м; высота всасывания насо-
сов свыше 3—1 м; производительность
водозабора до 1.5 м3/с
Амплитуда колебания горизонта во-
ды любая; производительность водоза-
бора любая; необходимость установки
насосов под залив
Скальный грунт
Пологий берег; нескальный грунт;
загрязненность воды у берега в ме-
жень и незагрязненность в паводок;
амплитуда колебания горизонта во-
ды— любая; производительность— до
4—5 м3/с
Сооружения' с раздельной компоновкой. При низ-
кой, сильно заливаемой пойме, ограниченной крутым
уступом надпойменной террасы, сеточный береговой
колодец устраивают в пределах уступа. Насосная стан-
ция располагается в 15—-20 м от сеточного колодца.
При высокой и широкой пойме, сложенной слабыми
или сильно водоносными грунтами, самотечные линии
заменяют сифонами, устройство которых значительно
снижает строительную стоимость узла сооружений.
Насосные станции преимущественно прямоугольной
формы оборудуются тремя или четырьмя насосами, рас-
положенными в один ряд. Пуск насосов осуществляется
с помощью вакуум-насосов. Ко всем насосам подво-
дятся, как правило, самостоятельные всасывающие ли-
нии, оборудованные задвижками.
ГПИ Союзводоканалпроект, разработаны типовые
проекты русловых водозаборов раздельного тйпа про-
изводительностью 20—1000 л/с и напором 25—100 м
(рис. 11.5).
Сооружения с совмещенной компоновкой. Сеточный
береговой колодец совмещают с насосной станцией при
высоте всасывания насосов менее 3—4 м и необходи-
мости установки насосов под залив.
Русловые совмещенные водозаборы, как правило,
выполняются в цилиндрических железобетонных моно-
литных , конструкциях с водоприемными камерами
разной формы в плане, не вызывающей неблагоприят-
ных особенностей гидравлического режима в них« Вы-
пуск потока из самотечных труб непоербдетвейно на
полотнище водоочистной сетки, а также циркуляция у
восходящего полотнища сетки недопустимы. В случае
необходимости сетки должны быть приспособлены и к
Глава 11. Сооружения для забора поверхностных вод
Рве. И.о. Русловый водозабор раздельного ткпа
затопленный водоприемник; 2-самотечные трубы; 3-сеточный колодец; 4 - всасывающие трубы; 5-насосная стадии:
6 на-порные трубы; 7 — камера переключения станция^
извлечению из камер поступивших туда комьев шуга.
Результаты лабораторных и натурных исслелпн^ний
показали целесообразность применения сеток с лобо-
вым и внешним подводом воды. Выполненные исследо-
вания позволили также разработать и новые, более
совершенные компоновки оборудования сеток, обеспе-
чивающие лобово-внешний подвод воды к ним. На
рис. 11.6 приведена компоновка с использованием таких
сеток, принятая в типовом проекте Ленинградского
В-одоканалврсекта для руслового водозабора совмещен*
кого типа производитодьностью 1—3 м3/с.
Рис. 11.6. Русловый водозабор совмещенного типа
f-самотечиые трубы; ?-приемные 3«“2
очистки вады; 4— камеры всасов; 6 — насосная станция; о
пассажирский лифт
Г. Береговые водозаборы
Береговые водозаборы (см. табл. 11.6) устраивают
раздельными и совмещенными. Конструктивные и тех-
нологические особенности их колодцев и насосных
станций те же, что и в русловых водозаборах. Однако
береговые водозаборы, вследствие доступности нх во-
доприемных отверстий для обслуживания в любое
время, имеют более высокую категорию надежности во-
доподачи.
В области водоснабжения береговые водозаборы
имеют пронзводнтелыюегь от нескольких сотен л/с до
одного-двух десятков м3/се.
Для средней н малой производительности береговые
водозаборы чаще всего выполняют совмещенными и
круглыми в плане. Береговой водозабор производитель-
ностью 3—5 мэ/с (Союзводоканалпроекта) представлеа
на рис. 11.7. При большой производительности или же
в случаях скальных оснований береговым водозаборам
придают прямоугольную форму.
Для устройства берегового водозабора необходимы
сравнительно большие меженные глубины у места прие-
ма воды. При их отсутствии водозабор размещают
внутри ковша, обеспечивающего требуемую глубину.
Однако н в этом случае необходимую по условиям
рыбозашиты площадь водоприемных отверстий часто не
удается получить на ограниченной длине внешней
омываемой потоком грани сооружения. Поэтому, когда
необходимость в рыбозащите ограничивается только
теплым периодом года, времевное увеличение площади
водоприемных отверстий может быть достигнуто заме*
мой сороудфживаюшнх решепж либо рыбоваиштаымж
барабанными сетками, либо рыбозащитными плоскими
сетчатыми стенками, которые опускаются в пазовые
устройства решеток (рис. И.8 и 1L9). Барабанная
сетка промывается с помошью вращающегося внутри
барабана струереактявного промывного устройства, а
сетчатая стенка —с помощью подвижной промывной
флейты, опускаемой с верхнего перекрытия и балкона.
* В темлоэяергетяке и нррвгадии црожзаохительяость бе-
oerotBbfr всдовабо<х» достигает сотен м /с-
74
РАЗДЕЛ II. Водопроводные сооружения
Рис. 11.7. Береговой водозабор совмещенного типа
1 —аодощ^яемные отверсгйя; 2 — вращающиеся сетей; 3 —ма-
шинный зал: 4 — помещение для электпюоб орудования; 5 — на-
земный павильон; 6 — мост i
Рис. 11.8. Рыбозаградительная барабанная сетка
/ — барабанная сетка; 2 — лаз для решетки или барабанной
сетки; 3 — лаз для затвора; 4 — резинотканевый рукав для под-
вода промывной воды.
В тех случаях, когда перед водоприемными отвер-
стиями необходимы постоянно действующие рыбозагра-
двтели, возможно применение комбинированного. водо-
забора, который состоит из совмещенного берегового
сооружения, представленного на рас. 11.7, и фильтрую-
щего двухзвенного водоприемника с вихревыми каме-
рами, устанавливаемого у берега и выполняемого по
одной из схем, приведенных на рис. 11.1—11.4. Трубо-
проводы, соединяющие сооружения, вводят через прое-
мы окон и оборудуют устройствами для промывания
водоприемных отверстий обратным током воды или
волной давлений, возбуждаемой с помощью вакуум-
колонны.
Д- Водоприемные ковши
^Водоприемные ковши применяют для улучшения ме-
стных условий забора воды из шугоносных рек, чаще
всего для исключения шуголедовых помех при водо-
заборе, для борьбы с донными наносами и для созда-
ния необходимых глубин у места приема воды.
В отдельных случаях водоприемные ковши могут
быть предназначены для обеспечения повышенного про- '
цента (до 0,4—0,6 Qmhh) бесплотинного водозабора при
низкой межени и для задержания крупных фракций
взвешенных веществ, поступающих в ковш. Исполь-
зование ковшей специально для отстоя мелких
взвешенных частиц обычно нецелесообразно, для этой
цели рекомендуется устраивать на незатопляемом бе-
регу радиальные отстойники.
Эффективность работы водоприемных ковшей полно-
стью определяется особенностями гидравлического
режима, формирующегося как вне, так и внутри ковша.
Гидравлический режим внутри ковша, в свою очередь,
зависит от особенностей режима речного потока и от
внешних и внутренних форм сооружения.
Сложность этих взаимосвязей часто вынуждает ве-
сти проектирование ковшей с помощью лабораторного
моделирования.
В зависимости от особенностей режима реки и ос-
новного назначения ковша целесообразно различать:
цезатопляемые ковши — для защиты водозаборов
средней и большой производительности от шуголедовых
помех на реках с высокими уровнями воды в шугоход
и в зимний период (р. Ангара и др.);
Глава 11, Сооружения для забора поверхностных вод
Рис. 11.9. Рыбозаградительная плоская сетка и пере-
движная каретка для промывки сетки
1 — каретка; 2 — сетка; 3 — резинотканевый рукав
неза-
о сен-
ковши, затопляемые в периоды половодий, но
топляемые при значительно более низких уровнях
него шугохода (обеспеченностью не меньше 25%),—
для защиты водозабора от шуголедовых помех и дон-
ных наносов;
ковши, затопляемые в периоды половодий и павод-
ков, самопромывающиеся — для поддержания необхо-
димых глубин у места приема воды и для направления
донных наносов в обход водозабора.
Незатопляемые ковши устраивают либо полностью
заглубленными в берег (с углом отвода ф«135° и су-
женным на 35% входом), либо частично выдвинутыми’
, в русло и имеющими открытые или огражденные ни-
зовые входы ^движение воды, входящей в такой ковш,
имеет направление, противоположное течению в основ-
ном русле).
Своеобразие гидравлики водоприемных ковшей этого
типа заключается в том, что транзитный поток, несу-
щий расход Qb из реки к водоприемнику, имеет малую
ширину 6тр, которая занимает небольшую часть попе-
речного сечения ковша и характеризуется малым углом
боковогю расширения ($=0?30'-г3°).
Поэтому для этих ковшей следует различать сред-
нюю скорость течения: по сечению ковша (т. е. от-
несенную ко всей площади живого сечения ковша) и
в трайзитной струе с/тр.
Несмотря на большую площадь селения ковша, ско-
рости Отр могут быть значительны, так как их величи-
на зависит от скорости течения в реке, а не от шири-
ны ковша.
Транзитный поток, как правило, всегда входит в
ковш у низового борта. С расположением граней по-
следнего связано расположение транзитного потока
внутри ковша. Поэтому низовой борт необходимо нс-
пользовать как струенаправляющее устройство, придав
ему необходимую для этого форму.
Отметку дна ковша находят по минимальному
уровню воды в конце зимы V мзу и глубине под ле-
дяным покровом, которая не должна быть менее 2—
2,5 м.
Основные размеры ковша определяют из расчета
его как шугоотстойника по средним уровням периода
шугохода.
Условную среднюю скорость течения в ковше и»
для этих условий принимают 0,05—0,15 м/с в зависи-
мости от степени шугоносности речного потока, причем
эту скорость принимают тем меньшей, чем сложнее
шуголедовая обстановка.
Ширину ковша по дну определяют по расходу
водозабора QB, условной средней скорости в ковше Пм,
глубине воды между ледяным покровом и отло-
жениями наносов в ковше и по коэффициенту зало-
жения откосов ковша zn:
д______$В
ЙД— _
— т(2 + Лж). (11.7)
При Вд<0 ширина ковша по дну назначается кон-
структивно 5—8 м (по габаритам землеочистительных
машин).
Длина ковша
определяется формулой
(П.8)
охватывае-
и равная
ковша по урезу
где /Вх — длина
входной части ковша, м,
входным водоворотом
i) (Bw — ширина
ш
при МГШ, м);
— длина участка интенсивных отложений шуги
под ледяным покровом за весь период шуго-
хода; в действующих ковшах она составляет
— рабочая
ствии в
длина ковша, оказывающаяся
конце периода шугохода:
в дей-
0,105
(П.9)
шуги,
равная 0,015—0,02 м/с;
ширина транзитной струи на вхо-
Ьн — начальная
де, м;
Н °вх
реке о*, м/с, то при режиме водо-
Если скорость в
обмена Овх=0,44-0,6; при режиме деления Oix=0,64-
“0,9. Режим водообмена сохраняется при водоотборе в
ковши:
заглубленные в берег
QB<0,0465tfna;
выдвинутые в русло
<?в <0,137^#^,
(НЛО)
(ПЛ!)
где В и Н — ширина и глубина ковша, и;
Вк — ширина водоворота за ковшом, м.
Для уменьшения избыточной заносимости ковшей
рассматриваемого типа наносами необходимо устраи-
вать на их входе косую затопляемую в паводки и по-
ловодья шпору и бортовую струенаправляющую стенку
(рис. НЛО).
Благодаря винтовому течению, формируемому шпо-
рой в придонной части паводочного потока, данные на-
носы отклоняются от входа в ковш и не засоряют его.
Кроме того, создаются течения у дна, отводящие
взвешенные частицы из акватории входного водоворо»
76
РАЗДЕЛ IL Водопроводные сооружения
та. Гребень шпоры не должен быть выше среднего
уровня межени; шпора выполняется в конструкции,
способной сопротивляться воздействиям льда.
Бортовая стенка предназначена для ограничения
размеров акватории первичного водоворота, который
непосредственно взаимодействует с речным потоком.
Конструкции бортовых струенаправляющих стенок
представляют собой забральные или шпунтовые стенки,
выступающие по горизонтали от бортового откоса на
8—10 м и возвышающиеся над ним на 4—5 м. Откосы
водоприемного ковша за пределами акватории, выде-
ляемой на входе бортовой стенкой, не требуют специ-
ального крепления.
Внешние откосы ковша в пределах воздействия на
них ледохода должны быть защищены прочными ков-
рами из бетонных блоков или камнем, омоноличенным
бетонам. Подводные части откосов, не подвергающиеся
воздейстдиям льда, покрывают отсыпью камня соответ-
ствующей крупности [см. формулу (11.6)].
Рис. 11.10. Во-
доприемный не-
затопляем ьг и
ковш с наносо-
защитной шпо-
рой у входа
/ — ограждающая
речная даэ4ба;
2 — затопляемая в
половодье шпора;
бортовая
струеняпрваляю-
щая стец-ка
Рис. 11.11. Затопляемые самопромывающиеся водоприем-
ные ковши
о —на реках, на которых возможно боковое стеснение; б—на
реках, где боковое стеснение потока должно быть мннималь-
BWi, / верховая дамба; 2—низовая дамба; 3 — вертикальная
стенка, интенсифицирующая работу винта за верховой дамбой;
4 — водоприемники
На реках с уровнями половодья, значительно пре-
вышающими уровни шугохода, защита от шуголедо-
вых помех достигается устройством экономичных, за-
топляемых, самопромывающихся ковшей. Дамбы такого
ковша при уровнях межени используются как противо-
шуговое ограждение места приема воды, а при уровнях
половодий — как руслорегулпрующие сооружения, под-
держивающие местное увеличение глубин у водоприем-
ника.
В связи с этим формы ковшей этого типа более
разнообразны и зависят от тонографических, гидроло-
гических, гидравлических п других особенностей места
водозабора. Но во всех случаях гребень верховой дам-
бы ковша устраивается на высоте уровня шугохода с
обеспеченностью ~25%, а отметка гребня низовой дам-
бы принимается на 1—2 м большей. Меньшая разность
в высоте дамб принимается при необходимости не-
большого углубления дна у места водозабора.
Для того чтобы в паводки и половодья ковш дейст-
вовал как самопромывающийся, необходимо верховую
дамб}' расположить в свободно набегающем на нее по-
ловодном или паводочном потоке. Кроме того, в бере-
говой части ковша откос низовой дамбы целесообразно
проектировать более крутым, вплоть до вертикального—
это усилит течения вдоль ковша и вымывание наносоЬ
в русло по низовому откосу верховой дамбы.
Рис. 11Л2. Затопленный самопромывающийся ковш
для поддержания глубин и управления движением
донных наносов
I водсифиемник; 2 —- самоттромывающийся ковш; 3— верхо-
вая шпора; 4 — «ивовая шпора; 5 — расчистка русла
Верховую дамбу целесообразно устраивать несколь-
ко длиннее низовой (рис, 11.11, а), Это позволяет ковшу
работать совместно с акваторией лежащего ниже водо-
ворота, часть которого может быть включена в расчет-
ную длину /т, что очень важно при мелководьях.
Если у берега русла возможно устройство только
короткой верховой шпоры, целесообразно принимать
схему ковша, представленную на рис. 11.11,6. Длину
тупиковой заглубляемой в берег части ковша в этом
случае следует назначать тем большей, чем тяжелее
шуголедовые условия у места водозабора. Высоту греб-
ня берегового борта ковша принимают практически
незатопляемой.
Самопромывающиеся ковши, предназначенные в ос-
новном для местного увеличения глубин и направления
Глава 11. Сооружения для забора поверхностных вод
наносов а обход водозабора, отличаются от предьгдушиу
тем, чю имеют более низкие наносоупрамяющие пт^
ры, в меньшей степени подверженные ви2ию
Эти ковши характеризуются разнообразием форм н
размеров, чаше всего устраиваются у берегов но?мо-4
оыть и островными. Для более надежного и ’эфФ “ктав-
ного управления движением донных наносов веотоХ
грань верховой шпоры устанавливают вертикально а
11?аГотЮТ наносо°™дяший канал глубино!
у 1ц t-Z 1 ^<1 ( | •/ 11 *w * 11^1 I a
Ila гребня^ верховых шпор или стенок з условиях
южных рек стосильными наносами следует устраивать
оычки высотой до 1 м, обеспечивающие изменение вы-
соты гребня шпоры. Это позволяет создавать проточ-
ность ковша, при всех уровнях межени, при которых
транспор 1Ируется большое количество мелких взве-
шенных частиц, и защищать в од о приемные отверстия
от шуги, В средних широтах для защиты водоприем-
ника от шуги при небольших интенсивностях шугохо-
да над гребнями верховых шпор могут устанавливать-
ся шугоотбойные запани.
В отдельных случаях бычки на гребне могут слу-
жить в качестве струенаправляющих устройств, созда-
ющих необходимые скорости потока, при которых во-
доприемные отверстия можно ограждать только со-
роудерживающпми решетками.
Таким образом, в самопромывающихся ковшах, об-
разованных наносоуправляющими шпорами небольшой
высоты, иногда со струенаправляющими устройствами
на гребне, водоприемные отверстия омываются тече-
ниями, практически тождественными наблюдаемым в
свободном речном потоке. Поэтому в ковшах этого ти-
па находят применение все типы рыбозащитных уст.
ройств (РЗУ), которые применяются и на речных во-
дозаборах.
В ковшах, незатопляемых в половодья, средние
скорости течения в межень невелики, и РЗУ необхо-
димо устраивать аналогичными применяемыми на водое-
мах, т. е. устанавливать фильтрующие кассеты с керам-
зитовым заполнением, сетки с промывными устройст-
вами и т, и.
В самопромывающихся ковшах (второго типа) ме-
женный режим в иозше может быть различным. Если
ковш работает в режиме деления, то РЗУ устраивают
таи же, как и в водоемах; если ковш работает в ре-
жиме водообмена, а водоприемные отверстия омыва-
ются контурными течениями, скорости которых достл-
га ют 0,12 м/с и более, то в отдельных случаях РЗУ
могут не устраиваться или могут быть приняты в ви-
де простейших фильтрующих пакетно-реечных кассет.
Е. Нестационарные
водозаборные сооружения
Водозаборы этого, типа применяют, как правило, для
временного и сезонного водоснабжения. Применение
для постоянного водоснабжения возможно лишь для
сооружений водозабора Ш категории при отсутствии
сильного ледохода и большой .амплитуде колебания
горизонта воды.
Нестационарные водозаборные сооружения могут
быть плавучего и передвижного типа. Плавучие водо-
заборы представляют собой лодки, плоты или баржи*
заякоренные у берега и оборудованные на палубе или
в трюме насосными агрегатами. Для передвижного во-
дозабора по спланированному откосу берега уклады’
вают рельсовые пути, по которым передвигается на
колесах тележка с насосным агрегатом (рис. 11.13).
Узел Л
Рис. 11.13. Передвижное аадозабоР”7п.^^Ге^я 0Ра Р»«от« е “споЛЬМ“яТЛоп^
______________ Л w г* _ gtcocai* СТ1НЦКЯ (иоложтаны» и к _ пгжсывЛГОШЯе ТрУбОПро-
Z-ыарийиый вмсывакмдаЯJ-вУДМ Д" ««^вов aeftw '
рийяшч.всасывающего трубоороаада и »о «фе«» лц* «ады
78
РАЗДЕЛ IL Водопроводные сооружения
Ж. Особенности укрепления
речных берегов
и русел у водозабора
У всех водозаборов берегового типа, обычно устра-
иваемых у вогнутых сильно размываемых берегов^ ру-
сел, необходимо укрепление ближайшего участка бере-
га реки. В некоторых случаях возникает необходимость
дополнительно укреплять гребень лежащего ниже пере-
ката, подпирающего плес и создающего в последнем
обеспечивающие водозабор глубины.
Во многих случаях следует принимать меры,
обеспечивающие сохранение существующих благоприят-
ных для водозабора^ форм и размеров русла реки на
длительное время. Для этого необходимо не только ук-
реплять ближайшие участки берега, но и разрабаты-
вать систему мероприятий, предупреждающих нежела-
тельные для водозабора? деформации русла, например
Рис. 11.15. Водозабор, расположенный в устое пло-
тины
Рис. 11.14. Укрепление русла реки у водозабора
/ — береговая опояска; 2— водозабор; 3 — укрепление гребня
переката; 4-—тяжелые фатины, уложенные под уровнем дна
спрямление (прорыв) существующих излучин (меандр),
движение песчаных побочней и кос и т. п.
При устройстве водозаборов не следует нарушать
благоприятных по форме излучин русла и подпираю-
щих плес перекатов, выше которых забирается вода.
Рис. ИЛ 6, Водозабор, совмещенный
башня; 2 — водовод; 3 конусная вращающаяся сетка; 4 — водоводы к насосам;.
Глава И, Сооружения для забора поверхностных вод
В устойчивых, руслам можно ограничиться миииш?
•МОМ мероприятии по закреплению русла
устройство береговой опояски у водозабора и ушп
.леиию гребня переката на лежащем ниже пл^е ?на'
.1™'3 П° ГРебНЮ Трех-пя™ тяжелых фа(шин
В недостаточно устойчивых руслах необходимо не
только защищать от размыва берега плеса, на котором
расположен водоприемник, но и закреплять опояскам
берега смежных плесов (рис. 11.14,6).
На! реках с интенсивным шуголедовым режимом при
.установлении шугозажоров на крутых излучинах воз-
никают спрямляющие протоки. В подобных случаях
необходимо обеспечить прочность бровки слива
(рис. 11.14,зу, поскольку обычно именно отсюда начи-
нается размыв нового русла.
В слабых руслах, транспортирующих шугу, иногда
в тех же целях укрепляют пляж выпуклого берега
заглубленными под уровень дна шпорами из тяжелых
фашин или из каменной отсыпи (рис. 11.14,г).
В ряде случаев возникает необходимость закрепле-
ния «песков» и побочней, которые могут надвинуться
на плесы и ухудшить условия работы водозаборов. В
этом случае общая схема решения отсутствует, но ча-
ще всего подобное закрепление достигается посадками
растительности. Иногда берега и русло у водозабора
укрепляют в связи с регулированием (выпрямлением) .
русла реки.
Основными задачами регулирования реки у водо-
приемных сооружений водозабора являются:
увеличение глубин русла у места приема воды;
концентрация меженного или паводочного расходов
реки у водоприемника;
улучшение условий транзита шуголедовых масс
или донных наносов на участке водозабора^
изменение неблагоприятных форм речного русла и
придание реке более благоприятных для водозабора
форм;
предупреждение потерь стока на образование
-ледей.
4U
на-
В водозаборном узле чаще всего устраивают подо-
приемный карман или промывной шлюз, из которого
и забирается вода в водоприемник или на станцию,
располагаемые в береговом устое. Очертание карманов
и промывников может быть криволинейным. При не-
больших подпорах плотин дно кармана целесообразно
назначать на 1 м ниже дна русла реки. Ширина кар-
мана принимается равной 4—5 м, а иногда и более.
Большая часть отверстия кармана должна быть пере-
крыта забральной стенкой, а меньшая (нижняя) — пло-
ским щитом. В зимний период карман играет роль
своеобразного ковша, поскольку бьеф перед приподня-
тым порогом плотины быстро заносится наносами.
На равнинных рек^х применяют плотины остров-
ного типа, создающие подпор лишь меженному пото-
ку и почти не стесняющие паводочные и половодные
потоки реки. Наибольшие подпоры на плотине в этот
период не должны превышать 0,3—0,4 м. Порог этих
плотин располагается на уровне дна реки; отверстия,
рассчитанные также на пропуск льда, перекрываются
плоскими или сегментными щитами.
Плотину с приподнятым порогом и без затворов
применяют на реках предгорий, обычно не имеющих
пойм и обладающих крупнозернистыми руслами. В свя-
зи с отсутствием опасности обхода потоком плотин
этого типа перепад на них в паводок допускается
большим (0,4—-0,6 м и более), чем в плотинах остров-
ного типа.
На реках горного типа в пороге водоподъемных
плотин может устраиваться водоприемник, отверстие
которого перекрывается накладной решеткой. Обычно
же водозабор у плотин осуществляется из кармана
или из промывного шлюза.
Наиболее целесообразной схемой компоновки во- .
дозабора является совмещение водоприемника с на-
сосной станцией и с устоем водоподъемной плотины.
В этом случае водоприемник или примыкает к берего-
вому устою плотины, или входит в конструкцию устоя,
которому придаются увеличенные размеры (рис. 11-15).
Насосная станция непосредственно примыкает к водо-
приемнику. Такое совмещение позволяет почти во всех
случаях установить в водоприемнике водоочистные сет-
ки. Смыв наносов у водоприемника выполняется обыч-
но периодически, aJ если отсутствует необходимость
экономить воду, смыв может производиться непре-
рывно.
Совмещение водозаборных сооружений с сооруже-
ниями водоэфашдашдого плспннвого узла обладает
рядом существенных преимуществ, вследствие чего во-
дозабор устраивается при плотине во всех случаях,
11,3. ЛРМПЛОТИМНЫЕ ВОДОЗАБОРЫ
При наличии плотин водозаборы совмещают с со-
оружениями плотинного узла. Водоподъемные водоза-
борные плотины устраивают для увеличения глубин и
создания необходимого режима течений у места прие-
ма воды; повышения надежности и размера водоотбо-
ра из русла, осуществления декадного или месячного
регулирования стока.
с башней донного водоспуска
uvrnoa и рыбы в нижяяй сьеф
4F— водовод для отюодв мусора и
SO
РАЗДЕЛ IL Водопроводные сооружения
когда расположение водопотребителя относительно во-
дохранилища допускает такое решение.
Приплотинные водохранилищные водозаборы обла-
дают следующими особенностями: насосная станция
часто располагается в нижнем бьефе; в качестве во-
доприемного колодца обычно используется башня дон-
ного водоспуска; у места приема воды, относительно
легко доступного с берега, всегда обеспечены доста-
точно большие глубины и возможность забора воды из
тех слоев, которые по температуре, солености, загряз-
нению и т. п. наиболее благоприятны.
При совмещении водозабора с донным водоспуском
в трубах могут быть установлены конусные вращаю-
щиеся сетки ВНИИ ВОДГЕО. Эти сетки являются од-
новременно и рыбозаградительными (рис. 11.16).
Конструктивное решение башни донного водоспус-
ка и водоприемных сооружений зависит от типа пло-
тины. Наиболее простые решения получаются при бе-
тонных водохранилищных плотинах. При плотинах
земляных и из каменной наброски башня донного водо-
спуска проектируется в виде сооружения, отдельно
стоящего от плотины или соединенного с гребнем
следней.
по-
11.4. ВОДОХРАНИЛИЩНЫЕ ВОДОЗАБОРЫ.
УСТРАИВАЕМЫЕ ВНЕ ПЛОТИННОГО УЗЛА
При устройстве водохранилищных водозаборных со-
оружений необходимо рассматривать волнение, вдоль-
береговые течения и переформирование берегов, поверх-
ностное и внутриводное льдообразование в особенно-
сти в прибойной зоне, стратификацию водных масс с
разной плотностью и разной степенью загрязненности,
биологические характеристики водоема (в частности,
распределение и поведение рыбной молоди, ракушек
и планктона), условия строительства сооружений в
глубоководных бьефах и др.
Устраиваемые на водохранилищах водозаборы чрез-
вычайно разнообразны/ В простых и благоприятных
условиях прудов и малых водохранилищ, характеризу-
ющихся проточностью, прочными и устойчивыми бе-
регами, умеренными величинами высоты волны и амп-
литуды колебания уровней воды, несложным ледовым
режимом, водозаборы устраивают по обычным схемам
речных водозаборов, но с учетом специфических осо-
бенностей водохранилища и более широким примене-
нием:
расчистки перед водоприемниками берегового типа;
комбинированного приема воды (в береговой водо-
приемник при обычных уровнях и через самотечные и
сифонные трубопроводы во время редко повторяю-
щейся значительной сработки).
рыбозаградительных устройств;
установки двух ступеней насосов, основная из ко-
торых рассчитана на работу в средних условиях, а
вторая — на подкачку при редких низких уровнях во-
ды в водохранилище.
В более сложных случаях забора! воды из больших
водохранилищ комплексного назначения необходимо
считаться с рядом неуставовившихся явлений и процес-
сов (переформирование побережья, заиливание водо-
хранилища, возникновение нежелательных видов фло-
ры и фауны, колебание мутности, солености и дрЛ, а
также со сложными режимами колебания уровней во-
ды (волнение, сгонно-нагонные колебания, сработка,
попуски при суточном и недельном регулировании
сейши и др.), течений (ветровые, вдольбереговые, цир-
куляционные, сточные, плотностные и др.), шуголедооб-
разования (дрейф шуги и льда, навалы и торошение,
наледиые образования, внутриводное льдообразование
и др.). Необходимо также учитывать, что условия за-
оора воды на отдельных участках побережья одного и
того же водохранилища могут быть различными. Это
может быть обусловлено: разными формами линии бе-
рега и ее ориентации относительно господствующих на-
правлений ветра и волнения; особенностям}! режима
вдольбереговых течений, перемещающих массы наносов
и внутриводного льда; различием гидравлических ха-
рактеристик отдельных частей водохранилища (озеро-
видные расширения, сужения, области переменного
подпора и др.); разным распределением планктона и
рыб, в особенности их молоди, определяющей тин и
конструкцию р ы б о з а г р а ж д е н и 1 к
Задача устройства водозабора на таком водохрани-
лище особенно осложняется в тех случаях, когда осен-
не-зимний температурный режим района неустойчив, а
формирование ледостава наблюдается .неоднократно.’ В
таких случаях водозаборы необходимо располагать на
прямолинейных участках побережья, удаленных от ус-
тий рек. и применять затопляемые водоприемники пре-
имущественно фильтрующие, вынесенные на глубину
при наличии сложных шутоледовых условий и
на глубину Н^2,о'н при сравнительно благоприятном
ледовом режиме (здесь h — расчетная высота волны
при низких уровнях осенне-зимнего периода).
Размер водоприемных отвсфстий следует рассчиты-
вать на скорости входа 0,1 м/с (и даже 0,05 м/с). Для
водохранилищ большого рыбохозяйственного значения
рыбозаградительные устройства следует выполнять на
основе специальных ихтиологических исследований
Наиболее удобными видами рыбозаграждений в этом
случае являются фильтрующие кассеты для вертикаль-
ных и фильтры I и II типа для горизонтальных отвер-
стий.
Для затопляемых водоприемников малой ц.роизводи-
тельности возможно применение оголовков бункерного
типа, с цилиндрическими решетками или фильтрующи-
ми кассетами и системой обратной их промывки. Для
водоприемников средней производительности, требую-
щих большой площади водоприемных отверстий, целе-
сообразно применять схемы с вихревыми камерами и
возможностью эффективной обратной промывки. Кон-
структивная схема такого водоприемника приведена на
рис. 11.17. Он может присоединяться к одной (при
Рис. 11Л7. Затопленный водоприемник с изогнутыми
(вихревыми камерами
1 — сороудвржнаающие решетки (фильтр, кассеты); 2 — приемная
бункерная камера; 3—-вихревые камеры; 4 — самотечные тоуОы
81
с„Р9„„„ ,,, т
сравнительно оольшой производительности
самотечным тр /оам. « дельности) или к двум
При устрош/гвс водозаборов на чг.,..
устойчивым ледовым покровом и Л: раии1Шв с
мерами олп/кайшйн к водозабору чяст« ^Ченными Раз-
ла; в отдельпыл случаях находят пп«L ®одного зака-
ляемые водозаборы, которые могут би^НеНИе незат°п-
берсговыми. В последнем случае в “ „ь1,/0С1Р°Е1!1-’-чи и
гради-гельных устройств предпочитав-/3 ,естве Рыбоза-
кие или барабанные сетки устанавливаем"ыТТ-г
период года.. '-лые на хеллыи
11.5. ОЗЕРНЫЕ ВОДОЗАБОРЫ
Тип водоприемников зависит от типа озер подраз
делаемых на три категории: небольшие озера- ботьшиё
и глуиокие озера; большие, но неглубокие?озеи
На небольших озерах применяют самые простые
водоприемные устройства с самотечными линиями и
трубчатым оголовком на них. *
На больших и глубоких озерах хозяйственно-пить-
евые водозаооры, имеющие обычно небольшую произ-
водительность, устраивают так, чтобы можно было
забирать воду с постоянной температурой без механи-
ческих и биологических загрязнений. С этой цечьк/лри-
емные отверстия размещают ниже уровня воды на
значительную глубину.
Если дно озера сложено прочными грунтами, то
самотечные трубы заглубляют в него не менее чем на:
2 м только в береговой (прибойной) части, и далее
их укладывают по поверхности дна.
У места приема воды приемный патрубок подни-
мают над дном и закрепляют металлическими ферма-
ми или другими приспособлениями.
При слабых илистых отложениях дна озера, само-
течные трубы и их оголовки укладывают на эстакадах.
При пониженных требованиях к качеству забирае-
мой воды водоприемники могут быть расположены и
на меньшей глубине, и ближе к берегу. Если же вол-
нение на озере невелико, а его берега сложены отно~
сительно прочными породами, водозабор целесообразно
принимать берегового раздельного либо совмещенного
типа с каналом или с расчисткой перед водоприемни-
ком.
Забор воды из больших, но относительно мелких
озер наиболее труден. Значительные затруднения соз-
дают здесь ледовый фактор и, в частности, дрейфовые
перемещения льда, а также связанные с ними забивки
прибрежной зоны торосистыми льдами. Для этих ус-
ловий место приема воды располагают в озере на
значительных (1—6 км) расстояниях от берега и на
глубинах, не меньших 8—12 м (рис. 11.18). .
Приемная воронка выполняется вертикальной. Она
опускается отдельно или вместе с трубопроводом, но
независимо от оголовка, представляющего собой коль-
цо или многогранник, разделенный радиальными стен-
ками на отсеки. К стенкам отсеков крепят верхнее
центральное перекрытие и струенаправляющий ци-
линдр, в центре которого размещает стояк приемной
воронки. Вода поступает в оголовок через кольцеоб-
разное отверстие, снабженное деревянной решеткой.
Скорости входа воды назначают около 0,05 м/с. Пос-
ле решетки течение воды' из вертикального становится
горизонтальным и радиальным. Над стенкой
направляющего цилиндра скорости течения воды возра-
стают до 0,6 м/с. , х к
Для’ устойчивости оголовка (от действия дьда) лвне“
шнее кольцо его обсыпают камнем; массак камней в
Отдельных случаях достигает 5 т.
Внешние поверхности оголовка покрывают битум-
ными мастиками, а металлические элементы водопри-
емных отверстий — резиной для предотвращения обмер-
зания внутряводным льдом.
Для водоснабжения очень больших rooaatn вл.
Д^риемник устраивают в ваде незатопляемого кра-
гоузоиТ^ЫН ??лжен быть рассчитан на действие на-
грузок от дрейфующих ледяных полей.
.я.
Рис. 11.18. 3атолл
1 — плита перекрытия, ой'ирающдяея на радкалъвые шчрвгорсЛ’
ни; 2 — деревянная регеш пгрвеягвого отверстях; 3 —* бето&ЕгыЯ
кольцевой массжь; 4 — клад&а вз эдяая; $ — дмп сэера; £ — вход
в -самотечную трубу
В крибе предусматриваются помещения для скла-
дов и обслуживающего персонала, а также установка
прожектора и сирены (на случай тумана), поскольку
озера такого типа обычно используются для судоход-
ства.
//.5. МОРСКИЕ ВОДОЗАБОРЫ
Морская вода обычно забирается для производст-
венных нужд.
Водозаборы, устраиваемые в «пределах огражден-
ных морских акваторий и портов, лишь незначительно
отличаются от обычных водозаборов берегового сов-
мещенного или раздельного типа, если они не устраи-
ваются инфильтрационными или фильтрующими. От-
личия возникают вследствие особенностей местных ус-
ловий (малая амплитуда колебания уровней воды,
расположение водоприемников вблизи причалов в пир-
сов, соленость и загрязненность воды и др.).
Морская вода агрессивна по отношению к метал-
лу и бетону. Стальные конструкция и трубы должны
иметь надежную изоляцию. Целесообразно применять
вместо стали чугун. Насосы для перекачки морской во-
ды должны иметь чугунный корпус, ротор из нержа-
веющей стали и закладные части из бронзы.
Бетон морских сооружений должен быть плотным,
на!( пуццолановом цементе. Бетонные поверхности це-
лесообразно покрывать битумом или специальными со-
ставами. х
При устройстве водозаборов на открытом побере-
жье Моря возможны два характерных случая, когда
на море не наблюдается ледяного покрова или когда
к
*82
РАЗДЕЛ II. Водопроводные сооружения
море покрывается льдом. В последнем случае устрой-
ство и работу водозабора крайне осложняют такие ле-
довые явления как периодически взламываемый волне-
нием припай, дрейф ледяных полей у кромки припая,
сжатия и навалы льда, торошение и нагромождение
.ледяных гряд, блокирующих значительные участки по-
бережья, формирование стамух и др.
Особенно значительны затруднения в связи с пере-
численными явлениями при наличии приливно-отлив-
ных колебаний уровня воды.
Во веек случаях устройства водозабора на откры-
том побережье моря приходится учитывать миграцию
и в особенности вдольбереговое перемещение наносов,
интенсивное биологическое обрастание, угрозу закупор-
ки отверстий морскими водорослями и др. В этих ус-
ловиях возможно устройство инфильтрационных и
фильтрующих водозаборов, так как водоприемники
этого типа не подвергаются обрастаниям.
В тех морях, где биологические обрастания срав-
нительно невелики, для забора расходов воды 3—5 м3/с
следует устраивать водозаборы с самотечными линия-
(ми и затопляемыми водоприемниками. Для заб >ра
больших расходов воды целесообразнее применять
морские водоприемные ковши и каналы с глубинами
на входе, не меньшими расчетной высоты волны.
Канал в пределах берега выполняют в выемках, а
на участке выхода на требуемые глубины возводят
боковые ограждающие дамбы.
ГЛАВА 12
СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ЗАБОРА ПОДЗЕМНЫХ ВОД
12.1. ВОДОЗАБОРНЫЕ СКВАЖИНЫ
А. Выбор способа бурения скважин
Бурение водозаборных скважин производится в ос-
новном двумя способами — ударно-канатным и ротор-
ным с прямой или обратной промывкой. Кроме того,
применяют так называемый комбинированный способ и
реактивно-турбинный способ.
При проектировании водозаборных скважин способ
бурения выбирают исходя из общих геологических и
гвдрогеологических условий участка размещения во-
дозабора; глубин залегания водоносных пластов, под-
лежащих вскрытию и эксплуатации; литологии пород,
слагающих водоносный горизонт; требуемого диаметра
скважины; наибольшей технико-экономической целесо-
образности в данных конкретных условиях.
Критерием технико-экономической целесообразности
применения того или иного способа бурения скважин
должна быть совокупность трех показателей: качество
и долговечность скважины, продолжительность ее соо-
ружения, стоимость сооружения. В случаях, когда не
представляется возможным согласовать все три показа-
теля, решающим должен быть, как правило, первый
показатель. При выборе способа бурения водозаборных
скважин необходимо руководствоваться тайл. 12.1.
Для бурения скважин и для оборудования их на
период эксплуатации применяют обсадные стальные
трубы с нормальной длиной резьбы и муфтами, изготов-
ляемые по ГОСТ 632—64.
При бурении скважин большого диаметра ударно-
канатным способом или роторным с обратной промыв-
кой применяют также трубы стальные электросварные,
изготовляемые по iTOCT 10704—63, наружным диамет-
ром 530, 630, 720 мм с толщиной стенок 8—12 мм, а
также диаметром 820, 920, 1020, 1120, 1220, 1320,
1520 мм с толщиной стенок 8—16 мм. Наряду со сталь-
ными трубами для оборудования скважин глубиной
до 100—150 м могут быть использованы асбестоцемент-
ные и керамические трубы.
ТАБЛИЦА 12.1
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ СПОСОБА БУРЕНИЯ
Способ бурения
Условия применения
Ударно-канатный
Роторный с прямой
промывкой
-Комбинированный
(ударно-канатный
« роторный с пря-
мой промывкой)
Роторный с обрат-
вой промывкой
В рыхлых и скальных породах, при
глубине скважин до 150 м и началь-
ном диаметре более 500 мм
1. В рыхлых и скальных породах
при любой глубине скважин с началь-
ным диаметром до 500 мм на горизон-
ты подземных вод, обладающих боль-
шими напорами
2. В скальных породах на ненапор-
ные водоносные горизонты при усло-
вии применения в качестве промыв-
ной жидкости чистой воды
При глубине скважин более 150 м на
ненапорные или слабонапорные водо-
носные горизонты, представленные
рыхлыми отложениями. До кровли во-
доносного горизонта — роторныйz с гли-
нистым раствором; по водоносному го-
ризонту — ударно-канатный
В породах I—IV категории с содер-
жанием в рыхлых и связных отложе-
ниях не более 10% валунов разме-
ром до 300 мм при глубине скважин
до 200 м с конечным диаметром до
>1200 мм
5. Конструкции скважин
Скважины состоят из следующих основных конст-
руктивных элементов: кондуктор, техническая колонна
труб, эксплуатационная колонна, цементная защита,
фильтр водоприемной части скважины, отстойник филь-
тра, надфильтровая колонна, сальник. Эти элементы
принимаются в том или ином сочетании при бурении
скважин в зависимости от способа бурения, глубины
скважины и гидрогеологических условий места ее за-
ложения.
Конструкции скважин глубиной до 20—30 м при
бурении их ударно-канатным способом и роторным с
обратной промывкой (роторный способ с прямой про-
мывкой в данном случае не рекомендуется) оказыва-
ются практически одинаковыми (рис. 12.1). Несколько
отличаются они между собой ^лишь толщиной слоев
песчано-гравийной обсыпки фильтра. Однако при бу-
рении неглубоких скважйн ударно-канатным способом
с применением нестандартных буровых наконечников
начальный диаметр скважин может быть существенно
большим номинального, указанного в паспорте буровых
станков УКС-22М и УКС-30. В этом случае в конструк-
ции, приведенной на рис. 12.1,а. можно создать слой
песчано-гравийной обсыпки фильтра толщиной не мень-
шей, чем в конструкции, доказанной на, рис. 12.1Д Та-
ким образом, э данных гидрогеологических условиях
---J2 12- Сооружения для забора подземных вод
неглубокие скважины в равной мрпр
бурить как ударно-канатным способом тТ°ЛРЛа3йр
иым с обратной промывкой. Учитывая ’-ч, й ротор-
венно большую скорость бурения роторны^Тпос^оГс
Рис. 12,1. Конструкции скважин глубиной до 30 м в
рыхлых породах
а—при ударпо-канатном способе бурения; б — лри роторном с
обратной промывкой; I — почва; ,2 — затрубная цементация; 3 —
шахтовое направление (кондуктор); 4 — межтрубная цементация;
5 — техническая колонна труб, посаженная при бурении до забоя
скважины и поднятая для эксплуатации скважины выше кровли
водоносного пласта; 6 — суглинки; 7 — глухие трубы фильтровой
колонны; 8 — рабочая часть фильтра; 9 — пески — водоносный го-
ризонт; 10 — песчано-рравийная обсыпка фильтра; 11 — отстойник
Рис. 12.2. Конструкции ойвшжян глубиной до 50 м
а — при удар-нож
бТв'-тоже, что « а, б. \ ^тацмя; Т-шахто-
лепного ^^^наб^ек1^;^м а1^межтр1\^ная цвмектацмя; < —
®ое направление (кондуктор). 3 межтруондкодолпа труб яэ-
техническая колонна труб: j колмшы; 7-рабо-
влеченная; 6- глухие трубы Ф^П*** всыпка фильтра;
чая часть фильтра;8 ~
$ — отстойник; 10 —* водоупор. <<
обратной промывкой и создание при таком бурения
лучших условий водоотдачи пласта в прифильтровой
его зоне, предпочтение следует отдавать роторному
способу с обратной промывкой. При использовании
подземных вод для производственных целей обсадная
колонна труб диаметром 426 мм должна быть из
конструкции, приведенной на рис. 12.1,6, исключена, а
при конструкции, показанной на рис. 12.^—извлече-
на из скважины после посадки фильтра.
Бурение скважин глубиной до 50 м (водоносный
пласт напорный) можно вести любым способом: удар-
но-канатным, роторным с прямой промывкой, ротор-
ным с обратной промывкой (рис. 12.2). Конструкции
скважин, показанные на рис. 12.2,а, б, в, принимаются
при использовании водоносного горизонта для питьево-
го водоснабжения, а конструкции, данные на рис. 12.2,а\
о > в', — для производственного водоснабжения.
На рис. 12.3 показаны конструкции скважин глуби-
ной до 100 м. Здесь в верхней части разреза коренных
отложений содержатся пласты и слои песков с водами,
непригодными без специальной их подготовки к упот-
реблению. Эти воды не должны попадать в подлежа-
щий эксплуата
а водоносный горизонт, в связи с чем
конструкция, приведенная на рис. 12.3л несколько ус-
ложняется: стенки ее крепятся не одной (после кон-
дуктора), а двумя колоннами обсадных труб; меж-
трубное пространство цементируется Если показанные
на/ разрезе глины, тяжелые по составу, достаточно
плотные и гарантируют изоляцию верхних водоносных
горизонтов забивкой или задавливанием в них (в глн-
ны) второй или третьей эксплуатационной колонны
труб, то могут быть применены конструкции, приве-
денные на рис. 12.3 а д-
ТАБЛИЦАМ
РАСХОД МЕТАЛЛА (ПО ТРУБАМ)
ДЛЯ КОНСТРУКЦИЙ СКВАЖИН ГЛУБИНОЙ ДО 100 м
Диаметр трубы, мм Масса 1 м трубы, кг Коаируяцкж. приведенные «ж ряс. 123
12.3. а 12.3, а 02.3, д
длина колон- ны, м общая масса, т ... длина колон- ны, м общая масса, т длина колон- ны, м общая масса, т
720 175.1 ал 1Л9 8.5 1.49 8.5 1.49
630 152,9 36 5,504 36 5,504
138 60 7,68 60 7,68
426 324 102,7 77,6 50 3,88 106 8.148 50 3,88
18.554 15.142 13.05
с
Расход металла (по трубам) для конструкций сква-
жин ударно-канатного бурения указан в табл> °
которой видно» что наиболее экономичной оказывается
конструкция, даМная на рис 12.3Д
При сооружении скважин глубиной до }50мв рык-
лых породах (аа кощее выноса
крепления стено$ скважины трубами. КОВСЧ’УЖ“"®Л^“"
живы ударно-канатного бурения оказ“в8*^пА.. ^ °
сложной (рис. 12.4). Приходится устанавливать после
кондуктора не менее пяти промежуточных кмо»”
садных труб. Извлечение этих труб яз.ам*”^
ставля^т большие трудности и jrSHTma
но лишь с помощью вибратора. Особенно сложным ока-
зывается бурение высокодебитных мм|
кой в них фильтров большого диаметра (324-426 мм)
и выводом верхнего конца кхколовн на устье сква
жикы.
84
РАЗДЕЛ IL Водопроводные сооружения
Рис. 12.3. Конструкции скважин
глубиной до 100 м
а при ударно-канатном способе 6vnn
ния; о-при роторном С прямой imn
мызкоЧ; и-при рогопиол! с обпч ₽
промывкой; г, О _ то же. ч 1 d
возможности изолировать верхи нА
доное.чые пласты вдавливанием
заиивкой в глины технически гв
сгрукцни с) и эксплуатациопной
конструкции и) КОЛОНИ ТПГб"
почва, 2 суглинка; 3— глины*
пески; 5 - аргиллиты: 0 — затрубная
in; / — кондуктор; 8 — меж-
цементаиня; 8 - техническая
груо; я? — эксплх а гационпая
''-—техническая колом-
’к.влеченная после установки
глухие трубы фильтро-
/8 — сальник: 14 — прг.
чано-гравийная обсыпка
рабочая часть фильтра;
труб!! ал
колонна
колонна
на груб
ВО Й КОЛОННЫ;
При
ВО-
ПЛИ
кон-
(в
4
14 — пес-
фильтр а; 15_
!(>' — отстойник
Рис. 12.4. Конструкции скважин
глубиной до 150 м в рыхлых от-
ложениях
а — при* бурении ударно-канатным спо-
собам; б — при роторном^ с Прямой
промывкой; в —при роторном с обрат-
ной промывкой; г — црн бурении удар-
но-канатным способом с .установкой
рабочей части фильтра диаметром
273 мм с обточенными муфтами и глу-
хих надфи литровых труб диаметром
426 мм; / — почва; 2 — супеси; 3 —га-
лечники; 4 — суглинки; 5 — глины; & —
затрубная цементация; 7'—шахтовое
направление; 3 — межтрубная цемен-
тация; 9 — техническая колонна труб;
10 — технические колонны труб, извле-
ченные после установки фильтра; Н
глухне трубы фильтровой колонны;
/2 —рабочая часть фильтра; /^ — пес-
чано-гравийная обсыпка фильтра; /* —
отстойник
может быть
. В
, напри-
часть
— '-----------СооРуЖения для nQdgg^tx дод
Описываемая конструкция скважинн
облегчена, если расчетное понижение увов™ ™ °
•скважине (при заданном ее дейитгЛ„ г Овня ВОды
мер 20-30 м. В этом случае вЙня, °ЛЬШОе
фильтровой колонны труб? г1В7сХтаиЯянХЛЛЛДЯ .
может иметь диаметр 426 мм при лиямрт васос>
части фильтра 273 мм с обточенными мХами Дм
рис. 12.-1,а). Эта конструкция по гпя»»»»» фад 1СМ-
дней, ’•иведенпой на рис 12 4 а cviuaX”»0 С ковстРУк'
иа—нет обсадных труб диаметром 820^1020ННмм°б^мГЧе'
шеи и диаметр фильтровой колонны Однако пняУ««НЬ'
существенные недостатки: в ней поактиив™,? °НЭ ИМ ет
глухими трубами верхняя, нередке?наибпл^И перекРыта
ная, часть водоносного пласта и исключенавозмож
яость погружения насоса при сработке запасов под
земных вод на большую глубину 1 д“
Очевидно, в указанных на рис. 12.4 условиях целе-
сообразнее всего оурпть скважины роторным способом
С обратной промывкой. При большом содержании в
составе пород водоносного горизонта крупных валунов
применяют роторный способ с прямой промывкой но с
тщательной разглипизаадией водоносного пласта ’ и с
длительной мощной позонной прокачкой скважины для
зыноса из прифильтровой зоны водоносного пласта
мелких фракций породы и для исключения песковання
скважины при ее эксплуатации.
В. устойчивых скальных породах конструкции сква-
жин глубиной до 150 м упрощаются как на период
бурения, так и на период эксплуатации. В конструк-
ции, показанной на рис. 12.5,а, вторая зЦ кондуктором
колонна оосадных труб после установки фильтра из-
влечена полностью, верх фильтровой колонны выведен
на устье скважины; в конструкции, приведенной на
рис. 12.5, б, эта колонна труб оставлена на период эк-
сплуатации,^ а фильтр поставлен впотай; в конструк-
ции, данной на1 рис. 12,5,а, вторая колонна обсадных
труб на глубине 75 м обрезана и извлечена^ а в интер-
вале 75—90 м оставлена и в нее выведен верх фильт-
ра, установленного также впотай; наконец, в конструк-
ции, показанной на рис. 12.5,г, той же скважины вторая
колонна обсадных труб оставлена (так же как и в
конструкции, приведенной на рис. 12.5,6), но филътрр-
зой колонны здесь нет. Такая конструкция допустим^
при условии, что устойчивость пород водоносного го-
ризонта обеспечивается не только на период бурения
и оборудования скважины фильтром, но и на период
эксплуатации.
Конструкция скважины, пробуренной роторным спо-
собом с прямой промывкой (рис. 12.5,6), по сравнению
с конструкцией скважины ударно-канатного бурения
(рис. 12.5,я) проще—в ней лишь одна после кондук-
тора! колонна обсадных> труб. При устойчивых породах
водоносного пласта эта конструкция может быть све-
дена к конструкции, приведенной на рис. 12.5,е.
Из конструкций скважин ударно-канатного бурения
с установкой фильтра при неустойчивых породах наи-
более экономичной по-расходу металла (табл-
оказывается конструкция, показанная на рис. 12.о,
При устойчивых породах водоносного горизонта,
когда скважина может эксплуатироваться без фильт-
ра, более экономичной является конструкция, данная
«а рис. 12.5,е.
Водоносные пласты, представленные скальными ус-
тойчивыми породами, должны вскрываться
ном бурении с промывкой забоя скважины чисто
дой. Скорость роторного бурения существенно больше
скорости ударно-канатного бурения, поэтому в УК
ных условиях следует отдавать предпочтение р Р*
ному способу бурения с прямой промывкой.
При глубоком залегании водоносных
500 и) скважины могут быть пробурены ,Л^„бп” аР21
ванным способом: до кровли водо”^°р д глинистым
роторным способом с прямой промывкой глн
,-18
15.
IS
Рис.
&
I
о
> •:
©
9
Ю
11
1S
295
155м
5)
529мм
2Ом
12-
9 2В мм
55м
1 '
К
82^мм
99 м
15
9-
17
IS
11
18
17
/4
глубиной до, 150 и иа
11
18
11
12
10
11
15 Ча с
“О
ае
f
скважин
водоносный горизонт в скальных породах
18
10
11
д, б, в — при буреяяи ударно-каиатныы способом с уставов*
кой в скважине фильтра; г —то же, без установки фильтра;
д — дри роторном с прямой 1фсжъижой, с установкой фильтра;
е —то же, без установки фильтра; /—почва; 1 —суглинки;
3 — песка с водой; 4 — мергели; 5 — алевролиты; 5 — песчани-
ки; 7 — известняки; 8 — глины; 5 — затрубная цементация; 10 —
кондуктор; 11 — межтрубная цементация; 12 — техническая
колонна труб (в конструкции и — эксплуатационная); м-*
техническая колонна труб извлеченная; 14— глухие трубы
фильтровой колонны; 15 — рабочая часть фильтра; /» — отстой*
П —сальник; 18 — эксплуатационная колонн* труб (в кон-
струкции в — вырезанная)
Рис. 12.6. Конструкция сква-
жины на водоносный горизонт,
залегающий на глубине до
500 м от поверхности земли,
при комбинированном способе
бурения
1 — почва; 2 — суглинки; 3 пески;
4 — глины; 5 — мергеля; 6 — песча-
ники; 7 —водоносный пласт: в-
заливка раствором цемента; J у-
ксдадухтср; Ю ~ затрубная цемен-
тация с подачей раствора цемента
ная колонна труб; 12 —техниче
<жая колонна труб» извлеченная JJ*
скважины после посадки в нее
фильтра; 13 —ствол ск^*н*
торного бурения с
ннстым раствором: Н
— ствол скважины удараочеанат
кого бурения; 16 — фильтр: п —
огстойиак
66
РАЗДЕЛ IL Водопроводные сооружения
ТАБЛИЦ А ]2,3
РАСХОД МЕТАЛЛА (ПО ТРУБАМ) ДЛЯ КОНСТРУКЦИЙ СКВАЖИН ГЛУБИНОЙ ДО 150 М
Диаметр трубы, мм Масса 1 м трубы, кг Конструкции, приведенные на рис. 12.5 5, е
12.5, а 12.5, б ci 12.5, г 12.5, 0 12.
длина колон- ны, м 1 общая масса, т длина колон- ны, м общая масса, т длина колон- ны, м общая масса, т длина колон- ны, м общая масса, т длина колон- ны, м общая масса, т длина колон- ны, м общая масса, т
529 128 20 2,56 20 2,56 20 2,56 20 2,56 — II* —
426 102,7 55 5,65 55 • 5,65 55 5,65 55 5,65 10 1,03 10 1,03
324 77,6 — — 90 6,98 15 1,16 90 6.9S 90 0,98 90 6,93
219 41,6 155 6,45 70 2,91 70 2.9! — 70 2,91 —, —
14,66 18.1 12,28 г 15,19 10,92 8,01 i *
раствором, а по водоносному пласту — ударно-канат-
ным. Конструкция скважины в этом случае может быть
такой, как показано на рис. 12.6. При необходимости
сооружения глубоких скважин (более 500 м) больших
диаметров (более 1000 мм) применяют реактивно-тур-
бинное бурение. В проектах водозаборных скважин,
наряду с разработкой их конструкций, указываются
требования к бурению, оборудованию и опробованию;
даются конструкции фильтров, спецификации труб и
других материалов, необходимых для осуществления
проекта. При этом должны учитываться следующие об-
щие положения:
выход колонны
обсадных труб из-под башмака пре-
дыдущей колонны можно принимать: при ударно-ка-
натном бурении в «сухих» связных и полускальных
породах равным 25—30 м, в тех же породах, влаж-
ных и водоносных,— 35—45 м; при роторном бурении
с прямой промывкой во всех видах горных пород не-
зависимо от влажности — до 1000 м;
при ударно-канатном способе бурения скважин ди-
аметр последующей обсадной колонны труб для креп-
ления стенок скважины принимается на 100 мм мень-
ше диаметра предыдущей колонны;
при установке фильтра в потай верх его надфильт-
ровой трубы должен быть на 3—5 м выше башмака
эксплуатационной колонны труб;
диаметр фильтра для скважин удафно-канатного
бурения при спуске фильтра в обсадные трубы или в
необсаженный трубами интервал скважины в скальных
или полускальных породах должен быть меньше внут-
реннего диаметра обсадных труб или долота не менее
чем на 50 им; для окважлн роторного бурения — не
менее чем на 100 мм;
при оборудовании скважин центробежными насоса-
ми с двигателем над скважиной диаметр эксплуатаци-
онной колонны труб должен быть «а 50 мм больше
номинального диаметра насоса, указанного в паспорте;
для насосов с электродвигателем в скважинах — рав-
ным номинальному.
При проектировании глубоких скважин; для соору-
жения которых требуются мощные буровые установки,
наряду с проектом собственно скважин составляется
проект производства работ. В нем указываются:
состав и объем подготовительных работ (доставку
оборудования на площадку, планировка площадки, со-
оружение земляных амбаров для промывной жидко-
сти, водоснабжение, энергоснабжение, теплоснабжение,
топливоснабжение, строительство фундаментов под бу-
ровую установку, подсобных сооружений — складов^
конторы и др.);
технология бурения, оборудования и опробования
скважин;
мероприятия по технике безопасности.
К проекту производства работ составляется строй-
генплан и технологическая карта работ.
12.2. ФИЛЬТРЫ ВОДОЗАБОРНЫХ СКВАЖИН
Скважины на| воду из водоносных пластов, сложен-
ных рыхлыми или скальными неустойчивыми порода- J
ми, оборудуются фильтрами, состоящими из фильтру-
ющей части (собственного фильтра), отстойника и.
надфильтровых труб. По конструктивным особенностям
каркаса фильтры бывают трубчатые и стержневые. По-
устройству водоприемной фильтрующей поверхности
они делятся на следующие виды:
1) каркасные трубчатые и стержневые, у которых
водоприемной фильтрующей поверхностью служит бо-
ковая поверхность самого каркаса (рис. 12.7,а);
2) каркасные и стержневые с водоприемной фильт-
рующей поверхностью из проволочной обмотки
(рис. 12.7, б);
3) из штампованного листа (рис. 12.7,в);
4) из металлических сеток (рис. 12.7,г);
5) из проволочной обмотки, штампованного листа/
металлической сетки галунного или квадратного плете-
ния с обсыпкой гравийно-песчаным материалом, пода-
ваемым через устье скважины на ее забой (рис. 12.7,6);
6) из гравия или песчано-гравийного материала, за-
ключаемого в кожух вокруг отдельных звеньев рабо-
чей части фильтра перед их устацовкой в скважину;
внешняя боковая поверхность кожуха — из штампован-
ного листа, металлической сетки (рис. 12.7,ек
7) из блоков пористого бетона (рис. 12.7,ж).
Конструкция фильтра выбирается в зависимости qt
литологии, физического состояния и гранулометриче*
для забора подземных вод
Рис. 12.7. Фильтры
а каркасный — тпубчэткй „
лыми и щелевыми^ отверстиями^*!,
bS=u- G“( ЛополнитХшх
верхи остей; б —
емлон фильтрующей поверу?адстью
из проволочной обмотки; в-- то
нз штампованного листа* г________тп
же, из сеток; д - то же, с гравий-
ной, гра винно-песчаной обсыпкой
подаваемой на забой скважины* Т-
то ясе, с гравийной,» гравийно-песча-
ной, -песчаной обсыпкой в кожухе-
„~.Т°/же’ из блоков пористого бе-
тона; 1 трубчатый фильтр-каркас
с круглыми отверстиями; 2 --то же
со щелевыми отверстиями* 3_________*
стержневой Фильтр-каркас (на
опорных кольцах или на закляпных
планках); 4— подкладочные про-
дольные стержни; 5 — проволочная
обмотка; 6 — подкладочная спи-
ральная оомотка; 7 — штампован-
ный лист; 8 — подкладочная гофри-
рованная сетка из винипласта; Р —
сетка; 10 — лраиийная, гравийно-
песчаная, песчаная обсыпка; 11 —
кожух из штампованного кровель-
ного железа с правийно-лесчаным
материалом; 12— кожух из сетки
квадратного плетения; 13 — блоки
пористого бетона; 14 — резиновые
уплотнительные прокладки ‘
ского состава пород водоносного горизонта. В водонос-
ных пластах, представленных скальными и полускаль-
ными неустойчивыми, а также крупноблочными порода-
ми—галечниками с валунами и гравием с преобладанием
в общем составе породы галечниковой фракции и с
содержанием песчаных (пылеватонпесчаных) фракций
не более 40—50%, скважины оборудуются фильтрами
конструкции, показанной на рис. 12.7,о. Если в крупно-
обломочных породах преобладает гравелистая фракция
или если в них содержится песчаных (пылевато-песча-
ных) частиц более 50%, а также в водоносных пластах,
представленных гравийно-песчаными образованиями
или крупнозернистыми песками, скважины могут быть
оборудованы фильтрами конструкций, приведенных на
рис. 12.7Д в.
Для отбора подземных вод из среднезернистых пе-
сков целесообразно применять фильтры с сетками квад-
ратного плетения и с однослойной песчано-гравийнон
обсыпкой (см. рис. 12.7,г, д). В мелко* и тонкозерни-
стых песках можно применять фильтры с сетками га-
лунного плетения, с одно-, двух* и .даже трехслойнои
песчаной обсыпкой, а также кожуховые и блочные
фильтры конструкций, показа!нные ва рис. 12.7а ж.
Размеры проходных отверстий трубчатых каркасов-
фильтров без дополнительной водоприемной фильтру-
ющей поверхности и размеры отверстий сеток реко-
мендуется прийимать в соответствий с данными, приве-
денными в табл. 124.
ТАБЛИЦА 12.4
РАЗМЕРЫ ПРОХОДНЫХ ОТВЕРСТИЙ ФИЛЬТРОВ
Водоприемная фильтрующая поверхность Размеры проходных отверстий, мм, при коэффициенте неоднородности пород водоносного горизонта
Трубчатый каркас с круглыми отвер- стиями То же, со щелевы- ми отверстиями . . Сетки (2.5-5-3) 4. (1.25-5-1.5) d« (1.5-5-2) <fH (3-5-4) d»» (1,5^2) d„ (2-r2.5)d„ .
Примечания: I. к: dt», d*, d* — размеры я а стад,
меньше которых в составе пород водоносного горизонта содер-
жится соответственно 10> 50, 60%.
2. Меньшие значения проходных отверстий относятся к мел-
ким пескам, большие — к крупным.
Состав материала водоприемной фильтрующей по-
верхности из граЬнйной, песчано-гравийной, песчаной
обсыпки с подачей его по пространству между внут-
ренней боковой поверхностью обсадных труб и внешней
боковой поверхностью колонны фильтра подбирается
по соотношению где D» —размер ча-
стиц, меньше которых в материале обсыпки содержится
50%. Минимальная допустимая толщина обсыпок—50 мм,
РАЗДЕЛ IL Водопроводные сооружения
оптимальная, обеспечивающая надежные условия экоплу
аташги скважин,— 150—250 мм. Подбор материала мно
гослойных обсыпок производится по принципу урат-
ного фильтра ИСХОДЯ ИЗ соотношения^ Dn + uUn —-4 • ♦
где —средний диаметр п-го слоя обсыпки, a Z^n-Ft
средний диаметр слоя оосыпки, последующего за /$-м в
направлении от стенки скважины к каркасу фильтра.
12Л ШАХТНЫЕ КОЛОДЦЫ
Шахтные колодцы представляют собой вертикаль-
ные выработки с большими размерами поперечного се-
чения по сравнению с водозаборными скважинами. Их
применение ограничено эксплуатацией водоносных го-
ризонтов, залегающих на сравнительно небольших глу-
бинах (обычно до 20—30 м, реже более).
Шахтный колодец состоит из следующих конструк-
тивных элементов: надземной части— оголовка; ствола,
водоприемной части; водосборной части зумпфа
(рис. 12.8).
Рис. 12.8. Шахтный
колодец
I — отмостка; 2 — оголо-
вок; 3 — замок; 4 — ствол
шахты; 5 — фильтр
Оголовок предназначен для защиты от попадания
в колодец загрязненных поверхностных вод сверху, а
также для удобства эксплуатации (подъема и разбо-
ра воды, наблюдений за состоянием колодца и т. п.).
В условиях низких температур устройство оголовка в
сравнительно неглубоких колодцах необходимо также
и для предохранения от промерзания.
Возвышение оголовка колодца над поверхностью зем-
ли по санитарным условиям должно быть не менее
0,8 м. Для предохранения от загрязнений оголовок пе-
рекрывают крышкой; над^ним устраивают навесы или
будки. Вокруг колодца (в земле) укладывают глиня-
ный замок, а поверхность земли для лучшего отвода
воды замащивают или асфальтируют с уклоном в сто-
рону от колодца.
Для предохранения колодца от обрушения и для
изоляции от загрязнения стенки его укрепляют, обра-
зуя ствол, который служит связующим звеном между
надземной частью (оголовком) и лежащей ниже водо-
приемной частью колодца. В стволе также размещают
водоподъемное оборудование.
Оголовок и ствол должны быть водонепроницаемы,
чтобы поверхностная или грунтовая вода из верхних
водоносных (не эксплуатируемых) горизонтов не могла
проникать в колодец.
Водоприемную часть шахтных колодцев в зависимо-
сти от гидрогеологических условий и глубины устрани
вают в дне или в стенках или же в дне и стенках ко-
лодца. При приеме воды через дно его заполняют гра-
вийным фильтром или устанавливают на дне плиту из
пористого бетона. При приеме воды через стенки в них
устраивают специальные окна из пористого бетона или
заполненные гравийным фильтром.
Зумпфы устраивают в том случае, когда в кг.»лодце
необходимо иметь некоторый слои воды; размеры этогс»
слоя определяются величиной погребного запаса воды..
Рис. 12.9. Несовершенный шахтный колодец из железо
бетонных колец
а — план й разрез; 6 — деталь водоприемной части; в — телеско-
пическая конструкция колодца; / — фильтр; 2—кольца; 3 —вен-
тиляционная труба; 4 — щебеночное крепление; 5 — глкпяныВ
замок; 6 — водоносный грунт; 7 — донная плита на пористого
бетона; 8 — вкладыши из пористого бетона; 9 — гравнййая под-
сыпка; /0 — металлическое кольцо опускного приспособлен**;
// — тампон из бетона; /2 — щебекъ; 13 — гфавий; 14 — пеаж
8ft
’ ------С°0РУжепия для забора подземных вод
В зависимости от рода матеоияля
ддя крепления стенок, шахтные кола™ использУемого
деревянными, каменными (киппичнмми\ЦЫЛОгут быть
железобетонными. Наиболее пеоспеХ»» бетоинь>ми и
лодцы из сборных железобетонных Т ^.И Шахтные ко-
панцирные плиты). элементов (кольца,
В типовом проекте, разпаботяниА.. г
(ТВ-СВ-125), для глубин 10 20 и чп ГипР°в°лхозом
шахтные колодцы из сборных железобетоиш?еДЛОЖеНЫ
фальцами высотой 1,05 ми bhvtdSm ?, НЫх колец с
при толщине стенок 8 см (рис 12^9 а) М диаметРом 1 м
В устойчивых грунтах стыки колец в стволе ,япо
лывают цементным раствором. а п п^,,,,ПВ0Ле заде'
(когда вследствие заклинивания может ,грУнтах
зисание колонны) применяют специальные коХрукпии
стыка, раоотающие на разрыв инструкции
Водоприемную часть изготовляют в виде кольца из
пористого бетона, армированного такой же сеткой как
ц обсадные железобетонные кольца ствола колодца
причем для придания большей прочности в кольпах
зерхнеи и нижией частей сооружают пояса из бетона
В нижнеи части колодца укладывают трехслойный
обратныи фильтр (см. рис. 12.9,а).
При вскрыт ни заооехМ колодца песчаных и плывун-
ных грунтов его крепят кольцами диаметром 0,65 м. В
этом случае в несовершенных колодцах донный фильтр
устраивают в виде бетонной армиоованной плиты, ук-
ладываемой на щебеночно-гравийную обсыпку толщи-
ной 30 см (рис. 12.9Д в).
Совершенные колодцы глубиной 20 й 30 м имеют
несколько иную конструкцию, включающую устройства
зумпфа из железобетонных колец (рис. 12.10).
Разработка шахтных колодцев из железобетонных
колец может быть механизирована с помощью агрега-
тов КШК-25, КШК-30 и др. В связных грунтах диа-
метр проходки шахты такими агрегатами составляет
1230 мм. В песчаных и плывунных грунтах колодец
приходится разрабатывать телескопическим способом
(см. рис. 12.9,в).
12.4. ЛУЧЕВЫЕ ВОДОЗАБОРЫ
Разновидностью шахтных колодцев являются так
называемые лучевые водозаборы. Их применение наи-
более эффективно при заборе воды из маломощных
водоносных горизонтов, когда водозаборные скважины
оказываются малопроизводительными, а также при
возникновении необходимости в использовании инфильт-
рационных вод (из рек и искусственных бассейнов).
Лучевой водозабор представляет собой шахту, из
нижней части которой в водоносные слои по несколь-
ким радиально расположенным лучам «задавлены» го-
ризонтальные фильтровые трубы (рис. 12.11): Движе-
ние воды к такой радиальной ^водозаборной системе
происходит под действием понижения ее уровня, соз-
даваемого насосом, который установлен в приемной ка-
мере шахтного колодца. Вода поступает в фильтровые
трубы через круглые или щелеобразные отверстия и
движется по трубам к приемной камере, при этом
сферу действия водозабора включается значительная
часть пласта, а цри раюпоЗюженин лучей под дном во-
доема в трубы поступают также и инфильтрационные
поверхностные воды* Благодаря этому зона
шахтных колодцев резко увеличивается и существ нр
возрастает их производительность (часто в 2^ раза
и более по сравнению с обычными шахтными кол д
нами)
В зависимости от местных
следующие типы лучевых водозаборов. Р?^и^нипопян
чами, заложенными на берегу в°Д°®”в; ^отпаиваются
ные с русловыми и береговыми лучами (у Р
чаще).
2
§ 0,025
»
80
W^zV/ЛУ/Й
\
200 \&
Eff
Рис. 12.10. Совершенный шахтный колодец из сборных
железобетонных колец
/— щебеночное крепление; 2 — вентиляционная труба; 3 — гли-
няный замок; 4 —кольца; <5— зумпф; 6 —водоносный грунт;
7 — водоупорный грунт
В слоистых водоносных пластах находят примене-
ние также ярусные лучи, в которых фильтровые трубы
закладываются на разных высотах (уровнях). Фильтро-
вые лучи имеют обычно диаметр 80—250 мм я
длину 5—80 м/Их конструкция зависит от характера
водосодержащих пород, а также от способа производ-
ства работ.
/2.5. ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ВОДОЗАБОРЫ
Горизонтальные водозаборы состоят из водоприем-
ной частя (собственно водозабор), водсхлэодящей (во-
допроводящей) части, смотровых и вентиляционных
колодцев, расположенных на линии водозабора и водо-
сборных резервуаров.
90
РАЗДЕЛ II. Водопроводные сооружения
Рис. 12.11. Лучевой
водозабор на берегу
реки
i7 — план н разрез; б —
общая ехема; /—глухая
труба, </=219X9 мм для
подвода воды из реки
к поплавковому стояку
самописца; -—конец
трубы с oypOBOii голов-
кой; J— перфорированная
стальная труба, d~
= 219X9 мм; 4— заклад-
ной патрубок,, d=t
=299X281 'мм; 5—об- *
сатан груба, (/=Н)20Х
ХЮ мм и /=2650 мм;
о—бетонная пробка, 6==
= 50 ем; 7—шлак: 5—
покрытие (асфальт 6=«
= 3 см, песок 6=10 см,
гр а ви й 6=10 см); 9—
бетонная опора под во-
довод
Горизонтальные водозаборы эффективны, когда не-
обходимо перехватить широкий поток подземных вод
при небольшой его мощности (например; при использо-
вании подземных аллювиальных отложений в речных
долинах). г
Рис. 12,12. Траншейные водозаборы
обратная засыпка траншея местным шунтом* 2— глина* 3 _
«руинозчлистыя оееок: 4-граанй; UpemBal
груба
3 конструктивном отношении горизонтальные водо-
заборы подразделяются на траншейные (каменно-ще-
беночные и трубчатые) и галерейные (водосборные га-
лереи и штольни).
Каменно-щебеночные водозаборы (рис. 12.12,а) на-
именее совершенны, их применяют лишь при захвате
подземных вод на глубине 2—3 м от поверхности зем-
ли преимущественно при временном водоснабжении,
В нижней части такие водозаборы заполняются фильт-
рующим материалам — равным камнем (в центре), гра-
вием и песком (по внешнему контуру).
Трубчатые водозаборы (рис. 12.12,6) являются во-
дозаборными сооружениями более капитального типа;,
их можно применять при глубине залегания подземных
вод до 4—5 м. От Каменно-щебеночных трубчатые во-
дозаборы отличаются тем, что внизу траншеи, также
заполненной фильтрующим материалом, для более сво-
бодного стока укладываются дренажные фильтры (ке-
рамические, асбестоцементные, бетонные, железобетон-
ные). Используются также так называемые трубофиль-
тры из пористого бетона, которые упрощают конструк-
цию водозабора (позволяют или полностью отказать-
ся от фильтрующих обсыпок или же ограничиться ук-
ладкой одного слоя).
Схеяа
13
Рис. 12.13. Горлэоеталь’ные водозаборы трубчатого тала
4—сборный колодец; 5—смотровые колодцы; -сдернонка; 4—дренажная обсыпка (галька); S-чцебень, «трамбованный а
грунт; 6 — переливная труба; 7 — водосборе ый трубопровод» d=*160 мм; £ —расходная труба; 9 — железобетонная плита; /<? —
железобетонные кольца; // — кольцо опорное; Л — железобетонный люк; 13 — вентжляцномная труба; /4 —крышка из досок;
15 — лотковая часть; 16 — водоупорный пласт; /7 — водоносный пласт
92
РАЗДЕЛ IL Водопроводные сооружения
В типовом проекте Гипроводхоза разработаны кон-
струкции горизонтальных водозаборов трубчатого типа
для двустороннего (рис. 12.13,а) и одностороннего
(рис. 12ЛЗ,б) притока к ним подземных вод. Они сос-
тоят из дренажной асбестоцементной трубы диаметром
150 мм, смотровых колодцев, располагаемых через
50 м, и одного сборного колодца. Вокруг трубы дела-
ется фильтр из промытого гравия или щебня. Глубина
заложения труб 3—4 м, уклоны 0,009.
боров-
помощью линий, подводящих воду В СДИПЫП СиорныЕ
Р случае устройства горизонтальных водозг
для перехвата подрусловых подземных вод их
располагают нормально к направлению движения
чаще поперек речных долин.
При использовании инфильтрационных вод горизон
тальпые водозаборы располагаю1! параллельно береге
вой линии водоема или водотока.
Рас. 12.14. Железобетонная водосборная галерея прямоугольного сечения с водоприемными элементами из по-
ристого бетона
а—поперечный разрез; б — продольный разрез; 1—пористобетонная вставка: 2—железобетонная плита толщиной 20 см; 3—щебе-
ночная подготовка толщиной 10 см
Водосборные галереи устраивают открытым спосо-
бом: вначале разрабатывают траншею, а затем на ее
дне возводят галерею, обычно проходную или полупро-
ходную.
Применение водосборных галерей ограничено глуби-
ной залегания подземных вод не свыше 6—8 м, так
как большая глубина резко усложняет производство
работ и увеличивает их стоимость. Поперечное сечение
таких галерей должно быть круглым или прямоуголь-
ным; их обделку выполняют из сборных железобетон-
ных элементов. В последние годы разработаны также
конструкции водосборных галерей с использованием
для водоприемных ее элементов пористого бетона
(рис. 12.14).
При глубинах более 8 м следует переходить на во-
досборные штольни, глубин# которых не лимитируется,
а строительство, в отличие от галерей, осуществляется
подземным (туннельным) способом. Фильтрующие эле-
менты в штольнях могут быть уложены только в пре-
делам обделки.
Горизонтальные водозаборы чаще устраивают на
коренных склонах или вблизи водоемов и водотоков.
На склонах они, как правило, должны располагаться
нормально к движению подземных вод, обычно в виде
вытянутой по простиранию потока одной или несколь-
ких прерываемых линий. При этом не всегда целесооб-
разно развивать горизонтальный водозабор по одной
линии; иногда.более экономично построить водозабор,
состоящий из отдельных участков, которые располо-
жены в наиболее благоприятных в гидрогеологическом
отношении местах и объединены в общую систему с
12.6. КАПТАЖИ ИСТОЧНИКОВ
ПОДЗЕМНЫХ ВОД
В местах выклинивания водоносных горизонтов (на-
пример, на склонах оврагов, балок, озер и речных до-
лин) подземные воды можно отбирать путем местного
каптажа источников.
Каптаж заключается 'во вскрытии и оборудовании
источников, обеспечивающих концентрированное поступ-
ление воды в водозаборное сооружение и предохраня-
1 ющих воду от поверхностного загрязнения.
Конструкции каптажных сооружений могут быть са-
। мыми разнообразными: от простейших каменных на-
бросок или продольно-поперечных траншей, заполнен-
ных фильтрующим материалом, до более сложных во-
досборных камер. Выбор конструкции каптажа опре-
деляется направлением движения подземных вод (вос-
ходящие и нисходящие источники); мощностью отло-
жений, прикрывающих водоносные, породы; водообили-
ем отдельных источников, а также размерами водопот-
ребления.
Камеры для каптажа монтируют из сборных желе*
зобетонных колец диаметром 1,6 м, горловийы и люка.
Между горловиной и камерой устанавливают железо-
бетонный конус* Камера для каптажа нисходящих ис-
точников снабжена водонепроницаемым днищем. На-
ружные стенки камер покрывают горячим битумом
(2 раза), причем дю покрытия их грунтуют праймером
(состав: битума—25%, бензина—75% по массе). Кон*
'' ------------------------------—
Рис. 12.15. Железобетонная каптажная камера
/ — расходная труба; 2 — переливная труба; 3*-кольца; 4 — вентиляционная труба; S — растительный слой; $ — глжнощебвнояяаж
отмостка; 7—нагорная канава; З-ппЛотно утрамбованный гливмстый грунт; У—скальный грунт; /О-слой травиа: //—граыйвая
Дренажная обсыпка; /7 — фильтр нз гальки и гравия; /3 — водоприемные отверстия; /4 — засыпка из леска; J5 — железобетон-
ная длита днища; /6—«водоупорный пласт или нижняя граница каптируемой тести водоиоогого пласта; 17 водоносный
пласт
струкции железобетонных камер для каптажа восходя*
щих и нисходящих источников показал и на рмс. 12.15*.
* По типовым проектам Гипроводхоза.
В камеры для восходящих источников вода посту-
пает через днище (см. рис. 12Л5дХ а лая нисходя-
щих'—через отверстия в стейках камер (см. рис 12Л5.
б). Для предотвращения выноса грунта из водонос-
$4
РАЗДЕЛ II. Водопроводные сооружения
кого пласта перед входным отверстием укладывают
обратный фильтр, каптажные камеры оборудуют рас-
ходной и переливной трубами.
Для большего захвата воды нисходящих источников
предусматривают устройство улавливающих стенок из
глинистого грунта, вдоль которых для свободного сто-
ка воды в камеры укладывают фильтрующую призму.
12.7. ОЦЕНКА ЕСТЕСТВЕННЫХ ЗАПАСОВ
ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Статические запасы Ист, т. е. объем воды
-В порах и трещинах пласта (или системы пластов), оп-
ределяются по формуле
1/ст = рУпл, (12.1)
где Рид — объем пласта в пределах рассматриваемого
участка;
g— гравитационная водоотдача пород (разность
между общей пористостью и максимальной
молекулярной влагоемкостью).
Значения g для рыхлых песчаных пород обычно
колеблются от ОД (мелкозернистые пески, супеси) до
0,25—0,3 (крупнозернистые гравелистые пески). В суг-
линках и глинах можно принимать 0,014-0,05. В
трещиноватых породах водоотдача практически соот-
ветствует их общей трещиноватости или «пустотности».
Величина g для трещиноватых пород колеблется в
широком диапазоне — от 0,001 до 0,1; наибольшие
значения характерны для трещиноватых и закарстован-
ных карбонатных пород (известняки, доломиты).
Упругие запасы УуПр определяются из сле-
дующей зависимости:
УупрМ’УплДрср. (12.2)
где Уупр — объем воды, который может быть получен
из пласта за счет упругого расширения во-
. ды и сжатия пласта при среднем понижении
в нем давления 'Арср/
Р*— коэффициент упругоемкости, Па”1, харак-
теризующий сжимаемость воды и пласта в
Р* = пРв + ₽лл, (12.3)
здесь п—пористость пласта; рв и рпл—коэффициен-
ты сжимаемости (величины, обратные моду-
лям сжимаемости) воды и пласта.
Формула (12.2) может быть представлена также в
другом виде:
Уупр — Н* F А #ср» (12.4)
где g*=pg“p*m (р— плотность воды; g — ускорение
свободного падения; т— мощность пласта);
F — площадь пласта, в пределах которой напор
снижен в среднем на! величину ДЯСр.
Коэффициент g* — величина безразмерная и по ана-
логии с гравитационной водоотдачей называется упру-
гой водоотдачей напорных пластов. Значения g* для
трещиноватых пород при мощности пласта 20—30 м
и плотности воды 1000 кг/м3 оцениваются в 10”4—
—Ш“в, для рыхлых песчаных пород при той же мощ-
вости пласта и плотности воды — в 10~2—10”\
Динамические запасы подземных вод оце-
ниваются по их расходу в том или ином сечении во-
доносного пласта:
(12.5)
тле k — коэффициент фильтрации;
J—&HJL — средний градиент потока (ДЯ — разность
наборов на участке длиной L);
т — мощность пласта; для безнапорных грунто-
вых потоков т = йср (йер — некоторая
средняя мощность пласта);
В — ширина потока.
Динамические запасы подземных вод для крупных
регионов пли бассейнов могут быть определены по мо-
дулю грунтового стока в реки. При этом динамические
запасы верхних водоносных горизонтов, непосредствен-
но дренируемых реками,
<?д.в = -'И^. (12.6)
где М — модуль грунтового стока;
F — водосборная площадь. t
Динамические запасы глубоких напорных горизон-
тов, имеющих затрудненную гидравлическую связь с ре-
ками, определяются на‘ основе уравнения общего вод.
ного баланса:
<2д.гл = П^; (12.7)
IF = AO Vo Zq , (12.8)
где IF — модуль питания глубоких водоносных пластов
(в областях питания U7>0, а в областях сто-
ка IF<0);
Xq — среднее многолетнее количество атмосферных
осадков;
Ко — средняя многолетняя величина общего речно- ’
го стока1 (включающая и грунтовой сток из
верхних горизонтов);
Zo— средняя многолетняя величина испарения (в
том числе испарения из зоны аэрации и с
зеркала грунтовых вод).
Общая величина динамических запасов в соответст-
внп с формулами (12.6) и (12.7) будет:
Сд=(М + ^)Л (12.9)
Поскольку пресные (слабоминера!лизованные) ‘под-
земные воды, пригодные для водоснабжения, приуро-
чены к самым верхним слоям земной коры (обычно до
глубины нескольких сотен метров), естественные запа-
сы их сравнительно быстро обновляются в результате
вытеснения водами атмосферы и фильтрующимися во-
дами из поверхностных водотоков и водоемов. Дли-
тельность водообмена
Т = Уст + Уупр , (12.10)
0д
Величина Tt например, для Днепровско-Донецкого
бассейна оценивается в 20—30 тыс. лет, а для Москов-
ского артезианского бассейна — всего около 100 лет.
12.8. РАСЧЕТ
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВОДОЗАБОРОВ.
ОБЩИЕ ЗАВИСИМОСТИ
Z
При расчетах водозаборов подземных вод в качест-
ве исходной величины обычно принимается дебит
Фрасч, соответствующий проектируемому недопотреб-
лению. В некоторых случаях решается задача о макси-
мальном дебите Омаке, который может быть получен
на рассматриваемом участке водоносного пласта.
В результате расчетов должны быть определены:
число водозаборных сооружений (скважин, колодцев),
их размеры (глубины, диаметры) и расстояния между
сооружениями, дебит каждого водозабора при задан-
ном времени эксплуатации /расч и максимально допу-
стимых понижениях; уровня Здап. При этом должно
выдерживаться условие Зрасч*СЗдОп.
Величина ЗДОп принимается равной 0,5—0,75 полной
мощности пласта, если остающаяся неоаушенной часть
пласта обладает не меньшей водорроводймоетъю, чем
1-^-^2^^длязаб0ра подземных вод
средняя водопроводимость ВСРГЛ тт
делах оставшейся яеосушенной чяЛ^8’ и в пое
вается возможность установки и 1пЛЛаста Лепета'
аташш насосного оборудования ноРМальной эксплу-
Мегодика расчета дебита водозябпп
уровня подземных вод определяется f°B И по™иий
типа п схемы водозабора и прироДНыу 3,ависим°сти от
ка его расположения. сродных условий участ
Все приведенные ниже формулы ,«ь
которая связана с понижением упо?’ 4я
и глубинами воды ft следуют^ Вня S' напором
для напорных пластов соотношениями:
— Не-~ н ~ и/т;
для безнапорных пластов
и,
(12.11)
Г-время;
az = Q//QCSM cu= Q,/Q^K,
Qcyu — суммарный расход всех скважин за вычетом*
। 'а^ята скважины с индексом «0»;
’ ' I’ П; здесь л— общее число скважин (за
скаажины с индекс
k коэффициент фильтрации;
я коэффициент пьезо праведности:
для напорных потоков
a = £/n/p*;
(12.15).
— , (12.12)
напор и глубина воды
где Не и hc первоначальные г---
До водоупора (соо“тветс“твенно для
вводив И ?езнап°Рн°го пластов)
ввода в действие водозабора (так
н I зьваемые статические уровни)-
Н и Л - напор и глубина воды в процессе эксплу-
атации (динамические уровни)- У
гп — мощность напорного водоносного пласта.
12,9. РАСЧЕТ ВОДОЗАБОРНЫХ СДВАЖИН
1. Одиночные скважины и небольшие группы взаи-
Гр^'ТгЛбТ— ~К--а*ИН- В УДаЛеНИИ °Т ГР™Ц
а)
на-
до
на-
по следующим формулам:
б)
7
рассчитывают
О
для одиночной скважины
а — план
скважин;
полного пласта;
безналичного
Рис. 12,16. К расчету
ограниченного числа
взаимодействующих сква-
жин
(расположения
б — разрез Ha-
ff — разрез
пласта
iliz«-z№zz.iizz^z№zz.ii
о
«о =
для группы взаимодействующих скважин
Ссум
4 Л k
(12.14)
В этих формулах:
Qo — расход скважины с индексом «О»,
определяется понижение уровня;
го—радиус этой скважины;
rii=3fb г2,—расстояния от нее до
в которой
остальных
a = khcp!p;
здесь km и khep— водощюводимость
(12.16>
соответственно
напорного и безнапорного пластов
(для приближенных расчетов можно •
принимать kc р «г 0,8h
^ФФВДвевт пьезопров-одности для напорных пото-
ков слабоминерализов-аздых негазированных вед в хоро-
шо водопроницаемых скальных и подускальных поводах
ооычно выражается величинами 10s—10® м2/сут В ела-
боводопроницаемых мелко- и феднезершктых * слабо-
сцеуенти ров энных и рыхлых породах его значения могут
колебаться в значительных пределах— от л-10* до.
л-1(г м ;сут (п—54-10). Для безнапорных пластов, на-
пример для хорошо проницаемых средае- и крутшозер-
нистых песков, коэффициент пьезопроводжгти обычно
составляет (34-5) 10s м2/сут, но в отдельных случаях
достигает (104-15) 103 м2/сут.
Наиболее надежно значения коэффициента пьезо-
проводности, особенно для напорных пластов, опреде-
ляются по опытным откачкам и данным эксплуатации
водозаборов.
Функция, обозначаемая в формулах (12.13) и
(12.14) символом Ei, носит название интегральной по-
казательной функции, подробно табулированной и при-
веденной в математических справочниках. Некоторые
ее значения даны в табл. 12.5.
[или s
(12.13)
ЗНАЧЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ПОКАЗАТЕЛЬНОЙ ФУНКЦИИ
££(-*)
Ei при z
V о 1 о «о 1 о 7 о л 1 о о* 1 о I о
•ей •в
*
1 13,24 10,94 8.63 6.33 4,04 1.82 0.22
L5 12,83 10.53 8.23 5,93 3,64 1,46 0,1
2 12,55 10.24 7,94 5.64 3.35 1.22 0.05
2,5 12.32 10,02 7,72 5.42 3.14 1.04 0,025
3 12,14 9,84 7.53 $.23 2,96 0,9t ош
3,5 11,90 9.68 7.38 5,08 2,81 0.79 0.007
11,85 9,55 7.55 4.95 2.68 0.7 0.004
4.5 11,73 9.43 7.13 4.83 2.57 0.63 0.002
5 11,63 9.33 7,02 4,73 2.47 0,56 0.001
пользой кп дажжо* тмблицей
При
«меть в
следует
ВИДУ, что функциж жмеет отрицательное зааче-
ние.
Г?
Прп —i- <0,054-0,1
4 at
96
РАЗДЕЛ II. Водопроводные сооружения
Поэтому при длительных периодах откачки форму-
лы (12.13) к (12.14) могут быть представлены в та-
ком виде:
(12.17)
(12.18)
где R— некоторый условный радиус влияния водоза-
бора, увеличивающийся со временем:
J?=1,5)T/. (12.19)
Коэффициентом £ в приведенных формулах оцени-
вается несовершенство скважин по степени и характеру
вскрытия водоносного пласта, т. е. нм учитывается,
что длина фильтра скважины меньше мощности пласта
(несовершенство по степени вскрытия) и вблизи сква-
жины, а также в самом фильтре возникают дополни-
тельные фильтрационные сопротивления (несовершенст-
во' до характеру вскрытия пласта). Введение этого ко-
эффициента равносильно тому, что понижение уровня
по сравнению с уровнем в совершенной скважине (в
этом случае £=0) возрастает на величину
Д« = ^4. (Si + ?2). (12.20)
где Ci и &J — дополнительные, сопротивления, обуслов-
ленные соответственно неполнотой и
характером вскрытия пласта.
Значения 51 для случая, когда водоприемная часть
скважины (фильтр) примыкает к водоупору, находят-
ся по табл. 12.6.
ТАБЛИЦА 12.6
Ь/т Ci при т/г »
i 3 10 30 100 500 1000 2000
I ООО * • < *4 СП W 0,05 0.025 0,008 0.65 0,33 0,12 2,4 1,13 0,44 4,6 2,11 0,85 7,25 3,25 1,34 10,9 ‘ 4,82 2,01 12,45 5,5 2,29 14,1 6.2 2,6
Примечания: 1. При пользовании этой таблицей сле-
дует иметь в виду, что для безнапорных пластов — 3^'2;
S^2 (Ьэ — действительная длина фильтра; So — пониже-
ние уровня в скважине)
2. Если фильтр размещается в средней части пласта, значе-
ния С ь определяемые по таблице, следует уменьшить: пои
Мп=0,3- на 1,5; при Ь/т=0.5 — на ОД.
Несовершенство скважин по характеру вскрытия
пласта, т. е. величина оценивается по опытным и
эксплуатационным откачкам.
2. Водозаборы, состоящие из большого числа вза-
имодействующих скважин в удалении от границ водо-
носного пласта для упрощения расчетов можно рас-
сматривать в виде* * обобщенных .систем или единых груп-
повых водозаборов: линейного, кольцевого и кругового
(площадного) (рис. 12Л7).
Общая формула для расчета группового водозабора
для длительных периодов эксплуатации имеет вид:
Осум (t R , о \
= (in~ + a»ln —+ 4. (12.21)
* \ ГПр Я Го )
г
где ao=Qo/Qcyw fQo — дебит скважины, в которой оп-
ределяется понижение уровня; 4?Сум —суммар-
ный расход водозабора);
г0 — радиус скважины;
о —половина расстояния между скважинами;
Гпр — приведенный радиус обобщенной системы: ддя
линейной системы ГпР = 0,37/ (/ — половина
длины ряда скважин), для кольцевой системы
гпр~ Ro, для круговой (площадной) системы
fup~O,61Ro- J
Рис. 12.17. к расчету групповых водозаборов (обоб-
щенных систем скважин)
а —линейный водозабор (<пр =0,37 /); б — кольцевой
бор (Znp~^^’ 8 — круговой (ПЛОНЦ!Д?:ЫЙ) водозабор
=0.61 КЗ)
водоза-
Рис. 12.18. к рас-
чету ограниченно-
го числа взаимо-
действующих сква-
жин вблизи реки
а — план (расположе-
ния скважин; б —
разрез напорного
пласта; в — разрез
безнапориого пласта
Радиус кольцевой и круговой (площадной) систем
скважин
(12.22)
где Р — периметр участка расположения скважин (по
линии, соединяющей крайние скважины).
При определении понижения уровня в точках, уда-
ленных на расстояние, превышающее половину наиболь-
шей протяженности водозабора, т. е. при г>1,5/ в ли-
нейной системе скважин и г>4,5/?0 в кольцевой и кру-
говой (площадной) системах (точка N рис. 12Л7), сле-
дует пользоваться формулой
Ыв-^-1п—. (12.23)
2 я к г
йля забора подземных вод
97
Для нескольких изаимодействуюши*’ т,
дозаборон у Щих групповых во-
и = иь
СУМ L
) А 1П
Для ряда скважин ограниченной длины
Реум
Здесь — понижение, вызванное
системы и определяемое по формуле Л9 9п оДанной
членом учитывается понижение vdobho » ВтоР™
обусловленное остальными взаимодейсЛдЛти0” Точке-
темами; величина R находится как " ^°щими сис‘
случаях, по формуле (12.19); г< — расстояиияР^ДуЩИ?
системы до соответствующих взаимодейста^щих^сТ
тем (ri = r,, гг, .... п, где п — общее числеi взаимпп₽й'
ствующих систем, за исключением данной, в которой
определяется функция и). ’ которой
3. Одиночные и небольшие группы взаимодействую
щих скважин волизи рек (каналов, водохранилищ)
рассчитывают по следующим формулам (рис 12 18):
для одиночной скважины
"0 = _27г(1п77+£): (12-25)
для группы взаимодействующих скважин
QcyM * Pf g
h у- arctg
о / о YI
г (1п 77Г + 0]’
где L — расстояние ряда от реки.
Формула (12.27) позволяет определить
уровня в центральной скважине ряда.
В точках, удаленных от ряда скважин
на линии, проходящей посередине ряда (нормально к
на линии, проходящей
и —
Xarctg
21у
(12.27)
понижение
и лежащих
У
. (12.28)
L24
Для ряда скважин неограниченной длины (/>£,)
Qcvm Г st Z. о / о \
— + — I In-----------------+ Е1. (12.2
Wq==
(12.26)
Для определения понижения уровня в точках между
рекой и рядом скважин, т. е. при 0<x<L,
(12.30)
U==
2lk
а в го яках от ряда скважин в глубь берета при
где ро, Рз==Рь Р2, рп — расстояния от точки, в ко-
торой определяется функ-
ция понижения и (для оди-
ночной скважины п0) до
соответствующих зеркаль-
ных отображений реальных
скважин относительно ли-
нии реки, представляемой
в данном случае в виде
прямолинейного контура
питания или стока; опреде-
ление ро и pt производится
графически.
Формулы (12.25) и (12.26) справедливы для дли-
тельных периодов откачек, когда <0,054-1
(р< макс — максимальное удаление воображаемой сква-
жины от точки, в которой определяется понижение
уровня).
и ~
(12.31)
21k
Формулами (12.29)— (12.31) следует пользоваться
при 1/£>5.
При определении производительности водозаборных
скважин вблизи рек следует учитывать кольматаж* заи-
ление и наличие глинистых слоев в русле, которые за-
трудняют фильтрацию из реки. ____
Влияние этих факторов выражается дополнительным
понижением уровня Дню которое следует добавить к
понижению, найденному по приведенным выше форму-
лам для скважин вблизи реки (в указанных формулах
чили отражения). _
Для одиночной скважины или компактной группы
взаимодействующих скважин величина Ди* определяет-
ся по формуле
к —
(12.32)
а для линейного ряда скважин — по формуле
(12.33)
* 2lkf ‘
где F — дополнительное сопротивление^ обусловленное
кольматажем, заилением и неоднородностью
русловых отложений:
(12.34)
Рис. 12.19. К расчету линейного рада скважин вблизи
реки
При расположении, скважин в виде
параллельно урезу воды в реке (рис. 12.1») дм р
чета могут быть использованы следующие формулы.
4 Зак. 523
1 ” km т ktmim^
здесь Ло н то — коэффициент фильтрации я мощность
экранирующего слоя в русле;
Atm! и km — водопроводимость (коэффициенты
фильтрации и мощности) грунтов
соответственно в русле (под слабо-
проницаемым экраном) я в
определяется по табл.
зависимости
в
98
РАЗДЕЛ П. Водопроводные сооружения
Входящие в формулы (12.32) — (12.34) параметры
должны оцениваться по опытным данным. При отсутст-
вий таковых можно в результате приближенных расче-
тов водозаборов вблизи рек вводить увеличивающийся
коэффициент (на расчетную величину понижения уров-
ня), устанавливаемый в зависимости от конкретных
условий с учетом опыта эксплуатации водозаборов в
аналогичных природных условиях. В некоторых случа-
ях значения этого коэффициента достигают 1,4—1,6.
12.10, РАСЧЕТ ШАХТНЫХ КОЛОДЦЕВ
Расчет шахтных колодцев (рис. 12.20) произво-
дится по следующим формулам:
Рис. 12.20. К расчету шахтных колодцев
а — в удалении от реки; б — вблизи реки
для одиночного колодца
О / 1,657? \
(In (12.35)
2nk \ r0 /
для группы взаимодействующих колодцев
Qcyii JL R
и == и$ 4* “—~г V а/ In — . (12.36)
2 л k ri
При расположении шахтных колодцев вблизи реки
в указанных формулах вместо R принимается расстоя-
ние от точки, в которой определяется величина и, до
зеркального отображения каждого f-го колодца.
Дополнительное сопротивление связанное с несо-
вершенством колодцев по степени вскрытия пласта,
находят по табл. 12.7.
Т А Б Л И Ц А 12.7
ЗНАЧЕНИЯ ФУНКЦИИ С
К
ar^fm Значения С прилф/т ЖН К
0,314 0.942 1,57
0,314 8,586 7,204 7,009
0,942 2,597 1,65 1,48
1,57 1,337 0,755 0,62
3,14 0,447 0.231 0,165
9,42 0.054 0,027 0,018
15,7 0,02 0,01 0.007
Примечавяе. Приведенные в таблице значения С ха-
ржктеризуют весовершеяство колодца, в который вода поступа-
ет только через дно. Если прием воды осуществляется также и
через стенки колодца. С* н определяется, как для сква-
жин, по табл. 12.6.
Рис. 12,22. К расчету горизонтального водозабора вбли-
зи реки
а — совершенная дрена: б — несовершенная дрена
При расчетах колодцев вблизи рек следует учиты-
вать экранирующий эффект русловых отложений по ре-
комендациям/ данным для скважин [см. формулы
(12.32) — (12.34)].
12.11. РАСЧЕТ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И ЛУЧЕВЫХ
ВОДОЗАБОРОВ И КАПТАЖЕЙ ИСТОЧНИКОВ
Горизонтальные водозаборы (трубчатые дрены, га-
лереи и т. д.) иногда располагаются на водораздельных
участках, но в большинстве случаев они проектируются
вблизи рек; производительность таких водозаборов в
значительной мере обеспечивается фильтрацией поверх-
ности БОД.
1. Расчет горизонтальных водозаборных дрен в, уда-
лении от границ пласта выполняют по следующим фор-
мулам (рис. 12.21):
для дрены неограниченной длины
= (Авл + ^_); (12.37)
2 k I
£вл = 0,56 у ай; (12.38)
для дрены ограниченной длины
> - ГТ \
QcyM I 1 ВЛ If- 1 / , л
In + £20 Ji (12.39)
2 я k \ I / '
« 4,06 ]/al. (12.40)
В этих формулах Qc?m — суммарный расход (с обеих
сторон) горизонтального водозабора длиной 21, а функ-
ции ^2 н £20 определяются по следующим зависимостям:
= 0,16 л /zcp In-------hcp ; (12.41)
2 л гп sin —-----
Рис. 12.21. К расчету горизонтального водозабора в
удалении от реки
а — совершенная дрена в неограниченном пласте; б — несовер-
шенная дрена в неограниченном пласте
лава 12, Сооружения для задора подземных вод
ср
где h
In --------^£Р....-
2 лг0 sin —~
h<iV
(12.42)
- 0,32 я hep
р = ——In
2 — заглубление
уровень;
г0— приведенный р
случае, когда
виде галереи со сторонами Ьх и
дрены под первоначальный
радиус горизонтальной дрены; з
з водозабор устраивается в
, . । Ь2, гв^
При заглублении дрены до водоупооа (совершенная
дрена) в формулах (12.41) и (12.42) следует принимать
С=гс, учитывая при этом, что r0/hcpci. Тогда:
k = 0,32ftcp In °—25 fecp- •
Го
_ Лср . 0,225ftcp
^20 — --- 1П-------------
1
(12.43)
(12.44)
При определении понижения уровня в удалении от
дрены и ^2о равны нулю.
2. Горизонтальные водозаборные дрены вблизи реки
(рис, 12,22, а, б) рассчитывают следующим образом:
при дрене неограниченной длины
ио==-?ТГ <L + 1// + e2); (12.45)
, Z К I
«б и пр — число лучей соответственно на берегу и под
руслам;
С — глубина от верхнего водоупора (иля от пер-
воначального уровня воды) до осевой линии
лучей.
При каптаже источников без принудительной от-
качки их расход устанавливают на основе наблюдений
за режимом источников.
В качестве расчетного принимается расход той или
иной обеспеченности (повторяемости). Для источников,
используемых для водоснабжения объектов, не допус-
кающих резкого сокращения водопотребления, обес-
печенность должна составлять 95—97%.
В случаях, когда каптаж источников осуществляется
с помощью шахтных колодцев или галерей с прину-
дительной откачкой, расчет производится по формулам,
приведенным выше.
12.12. РАСЧЕТ
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВОДОЗАБОРОВ
ПРИ ИСКУССТВЕННОМ ПОПОЛНЕНИИ
ЗАПАСОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
при дрене ограниченной длины
Формулы для расчета зфосте&цих схем водозабо-
ров с инфильтрационными сооружениями открытого ти-
па имеют следующий вад (рис. 12.23).
2L I л 1
+ . arctg J- +£20 • (12.46)
4 Л Lt If ' _
3. Для приближенного расчета лучевых водозаборов
можно использовать следующие формулы.
Для лучевых водозаборов с лучами, не заходящими
под дно водоема:
(12.47)
гк.пр = а/дехР (-—£«•). (12.48)
где R — радиус влияния водозабора; при располо-
жении водозабора вблизи реки R=2L
(L — расстояние ют центра шахты до реки);
г и ,пр — приведенный радиус лучевого водозабора;
«=0,55-гО,6 при числе лучей л—3 и »=
=0,65-г4),7 при л=5;
/д — средняя длина луча;
г0 — радиус луча< у._
Коэффициент £зо находится по формуле (12.42) при
/=/д. .
Для лучевых водозаборов с лучами на берегу и под
РУСЛ0М Q = 2«AAcpSo(R<1 + /?p). (12.49)
Рис 12.23. К расчету водозаборов
Схема а. Линейный ряд схважнв между рекой я
инфильтрационным бассейном:
где
и
u» = u.-7r/" <I2S2)
Схема б. Инфильтрационный бассейн между рекой
линейным рядом скважин:
/?рв *. ।
Ср
to — определяется по формуле (12.41);
(12.50)
(12.51)
(12.53)
Схема в. Линейный ряд скважин между двумя ин-
фильтрационными бассейнами:
Q—Ф1 . Фия»* , f- (12.54)
ТВГ’Л~ *В» '
100
РАЗДЕЛ IL Водопроводные сооружения
В этих формулах:
— результирующая функция понижения для во-
дозабора" в системе искусственного попол-
нения;
«о — функция понижения, определяемая по фор-
муле (12.27) для ряда скважин ограничен-
ной длины или (12.29) для неограниченно-
го ряда скважин;
Оинфпз — общий инфильтрационный расход из инфиль-
трационных бассейнов / и 2;
— длина бассейнов (принято, что длина бас-
сейнов намного превышает их ширину);
Д Llt2 — расстояния водозабора и бассейнов от реки.
При расчетах по этим формулам следует учитывать
заиленность и неоднородность грунтов в русле реки,
прибавляя к величине иБ функцию определяемую
по формуле (12.33).
12.13. СБОРНЫЕ ВОДОВОДЫ
ВОДОЗАБОРОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Сборные водоводы водозаборов подземных вод мо-
гут быть напорными, безнапорными и сифонными.
Схема напорных сборных водоводов зависит от
пасположения скважин, которое может быть линейным,
Рптощадаьп. .(равномерное распределение по площа-
кустовым (размещение без закономерности).
Для увеличения надежности действия водозабора мож-
ио Присоединять группы скважин к ветвям водовода,
которые могут быть отсоединены от соорного водовода
бет нарушения работы других ветвей. С этой же целью
можно предусматривать увеличение числа сборных во-
доводов и их кольцевание.
Безнапорные сборные водоводы можно применять
поп самотечной подаче воды из скважин (при са-
моизливе), так и при подаче воды скважинными насо-
сами При применении безнапорных водоводов следует
обращать особое внимание (по санитарным условиям)
на надежность герметичности стыков.
Применительно к сифонным сборным водоводам
требования к герметичности, обусловливаемые нс толь-
ко санитарными, но и техническими условиями,^ еще
более высоки. При проектировании сифонных трубопро-
водов следует предусматривать устройства для удале-
ния газов и водяных паров, выделяющихся из воды в
результата понижения давления.
ГЛАВА 13
НАСОСЫ И НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ
13.1. НАСОСЫ
Я. Типы насосов
В системах водоснабжения применяются насосы сле-
дующих типов:
центробежные лопастные — при вращении рабочего
колеса жидкость, заполняющая каналы между его ло-
пастями, под действием центробежной силы отбрасыва-
ется от центра колеса к его периферии и, выходя из вето
со значительной скоростью, поступает в спиральную ка-
меру и далее в напорный трубопровод; при этом в цент-
ральной части насоса (перед входом жидкости в рабо-
чее колесо) создается разрежение; под действием атмо-
сферного давления (на поверхность воды в источнике)
вода по всасывающему трубопроводу поступает в на-
сос;
вихревые (разнонвдность лопастных насосов) —
частица жидкости захватывается лопастями у входа в
кольцевой канал, проходит по межлопастному каналу
и затем отбрасывается вновь в кольцевой какал; за
один оборот рабочего колеса частица жидкости нес-
колько раз захватывается лопастями и выбрасывается
'Jijii
_,_w, yri wiiFi A £Э 4Б*
4 раза больший напора, развиваемого центробежным
насосом, при одном и том же диаметре колеса;
---------------------- ; _________ 4Н<-джется па-
раллельно оси рабочего колеса, не удаляясь от нее.
В отдельных случаях в малых установках могут
применяться водоструйные насосы, в которых для пода-
чи жидкости используется энергия имеющегося потока
жидкости, пара или газа, и тараны, в которых для по-
дачи жидкости используется энергия гидравлического
удара.
В современных системах водоснабжения поршневые
и скальчатые насосы, а также воздушные водоподъем-
ники (эрлифты) широкого применения не имеют.
Эксплуатационные качества водоподъемного устрой-
ства любого типа характеризуются двумя независи-
мыми параметрами — подачей Q, измеряемой л/с, м3 4 * * * В/с,
м3/ч и т. д., и напором Н, определяемым приращением
энергии, сообщаемой в устройстве каждому килограмму
жидкости, и измеряемым в метрах перемещаемой сре-
ды. Производными параметрами являются полезная
мощность Л;ц и коэффициент полезного действия г] уст-
ройства.
Центробежные насосы классифицируются следую-
щим образом:
по числу колес — одноколесные и многоколесные, у
которых напор равен сумме напоров, развиваемых каж-
дым колесом;
по создаваемому напору — низконапорные (Ж20м) ,
средненапорные (л =204-60 м}, высоконапорные (Н>
>60 м);
по способу подвода воды к колесу — односторонние
и двусторонние;
по расположению вала — горизонтальные и верти-
кальные;
по способу соединения с двигателями с помощью
муфты; моноблок-насосы, в которых рабочее колесо
установлено на удлиненном конце вала электродвигате-
ля, приводные (со шкивом и редуктором);
по признаку погружения под уровень воды — арте-
зианские {глубинные и погружные).
Б. Высота всасывания
При проектировании насосных станций отметки рас-
положения насосных агрегатов устанавливают в зависи-
мости от высоты всасывания насосов — геометрической
и допустимой вакуумметрической.
Геометрической высокой всасывания центробежных
насосов лг называется разность отметок оси насоса и
свободного уровня поверхности воды в резервуаре или
в источнике.
Глава 13, Насосы
и насосные станции
101
Всасывание происходит зя „„г
ГО давления на свободной поверхности™™» „осф?Рно;
над аосолютным давлением у входа в колеса о 1 М
которое меньше атмосферного. олеса Pif(p}g),
Вакуумметрическая высота
jj Рати * ' Pi
у/вак — —--------------------
(13.1)
различна для
где р — плотность жидкости, т/м3*
Ратм и Pi —давление, Па.
Вакуумметрическая высота всасывания различна для
насосов разных типов при равных условиях и не превы
шает более 8t5 м. «ревы
Зависимость между геометрической и допустимой
вакуумметрическои высотой
Пз = 3,65 п
(13.6)
™^Ладающего тем же объемным и гидравлическим
=0*(W4au3?TOM по^езного действия, но имеющего Q,=
— 1 м75о“ ?С' #3=1 м и полезную мощность ,=
ш Вт, — определяется по формуле
№ '
где Q, Н и п — параметры натурного колеса, соответст-
веяно м3/с, м, с-1.
Коэффициент быстроходности является показателем
характеризующим тип рабочего колеса; он определяет
допустимую обточку колеса и допустимую высоту вса-
сывания насоса.
^вак —Яг + йпв> (13.2)
где /;п.п потери напора во всасывающем трубопроводе
Завод-изготовитель указывает величину Ява„ для
нормального асмосферного давления (0,1 М.Па при тем-
пературе воды 20 С). При установке насосов в местно- *
сти, где атмосферное давление отличается от нормаль-
ного, необходимо вводить поправку:
^вак ” ^вак Ю4~Ратм» (13.3)
где ратм — местное атмосферное давление.
Поправка на температуру воды
=Ратм- (Ап.в + р< + Д/1), (13.4)
где р/—-давление насыщенных паров воды (табл. 13.1);
Ah — запас напора, называемый кавитационным.
ТАБЛИЦА 13.1
ДАВЛЕНИЕ НАСЫЩЕННЫХ ВОДЯНЫХ ПАРОВ
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОДЫ
t, °C Pt . Па /, °C Pt . Па
5 900 60 20200
10 1 200 70 31 700
20 2400 80 48 200
30 4 300 90 71 400
40 .7 500 100 103 300
50 12 500
При падении абсолютного давления у входа в рабо-
чее колесо до значения, равного давлению насыщенного
пара перекачиваемой жидкости, возникает явление ка-
витации, которое приводит к разрушению материала ра-
бочего колеса и корпуса насоса, уменьшает величины п
и т) насоса и может привести к срыву его работы и да-
же к его разрушению.
Для того чтобы избежать кавитации, следует ограни-
чить высоту всасывания и уменьшить потери во всасы-
вающем трубопроводе на величину кавитационного за-
паса:
ДА>10 (л/Q/c)<Z\ U3*5)
где л — частота вращения рабочего колеса, мин ,
с— коэффициент, зависящий от конструктивных
особенностей насюса; с=600-н1300.
В. Коэффициент быстроходности
Коэффициент быстроходаюста л. колеса лопастно-
го насоса — частота вращения эталонного ^еса' ®°
всех деталях геометрически подобного натурному коле
По величине коэффициента быстроходности разли-
чают колеса:
центробежные тихоходные . . . ................ ns «404- 80
> нормальные......................... =60 4-130
» быстроходные......................=1504- 300
диагональные . ......................... , .л^—3004- 600
осевые (пропеллерные) , А...................л_ =6004- 1200
*У
Г. Напор, подача, мощность
и характеристика насосов
Напор насосов I подъема следует определять из ус-
ловий подачи воды в соответствии с принятой схемой
водоснабжения:
при подаче воды на очистные сооружения или в
оборотную систему эодоснабжекяя
Н ~ #г.в + + ^п.в + Лц.и»
(13.7)
где Нт.ъ и Нг.е— геометрическне высоты всасывания и
нагнетания, М;
йп.в и /in.и — потери напора на всасывание и нагне-
тание, м;
при подаче воды непосредственно в водопроводную
сеть
= нг B+hn,в + ,н + ^п.н+ Ясвоб, О3-8)
где Яп.в — потеря напора в водоводах н водопроводной
сети;
Нс в 0 о —требуемый свободный напор в водопровод-
ной сети в точке, принятой за расчетную.
При подаче воды из артезианских скважин в резер-
вуары геометрическую высоту всасывания Яг.» опреде-
ляют кж разность отметок оси насоса и динамического
(расчетного) уровня воды в скважине при максималь-
ном расходе воды, забираемом из скважины. В случае
применения вертикальных центробежных насосов пм
вычисляют как разность отметок первого рабочего коле-
са ’и динамического уровня воды в артезианской сква-
жине.
Напор насосов П подъема при расположении водо-
напорной башни в начале сети
Я = ЯГ „-ь А„.в+ #« + #« +Яр+ ЛП.В. 03.9)
где Нг— разность отметок поверхности земли у водо-
напорной башни и оси насоса, м,
Яб —высота башни от поверхности земли до дна
резервуара, м;
Яр —высота резервуара» м.
в системе водопровода с контррезервуаром напор на-
сосов II подъема в часы максимального водопотребле-
102
РАЗДЕЛ П. Водопроводные сооружения
ния, когда часть воды подается насосной станцией, а
другая часть поступает из водонапорной башни,
#1 = #Г.в + ^.в + ^г.н + Лп.н + Ясвоб , <13-10)
в часы минимального водопотребления (при транзитной
подаче воды в башню)
__ f-J ’ h _Ц Н -г- h (13.11)
JI2 —‘^г.в^'и.в * /2г.н » п.в, ' 7
где Нг н—геометрическая высота нагнетания, т. е.
разность отметок уровня воды в резервуа-
ре водонапорной башни и оси насоса;
Л п э— потери напора в водоводе и сети от насос-
ной станции до водонапорной б-'шнп.
Рис. 13.1. Харак-
теристики центро-
бежных насосов
1 — крутопадающая;
2—пологая; 3— воз-
растающая
Рис. 13.2. Характеристика рабочего режима насосной
установки
Напор насосов следует принимать равным наиболь-
шему из полученных—или Я2.
Полезная (эффективная) мощность насоса, Вт,
г Яп = (?Я/102; (13.12)
мощность насоса на валу (потребляемая мощность), Вт,
<1313>
где Q — подача насоса, ма/с;
Л — принимаемый по данным завода полный КПД
насоса, учитывающий все потери (гидравличе-
ские, объемные, механические, связанные с
подачей воды).
Формы (характеристики Q—Н центробежных насосов
могут быть чрезвычайно разнообразным! (рис. 13Л) —
пологими, крутопадающими, непрерывно снижающимися
и возрастающими.
Пологая характеристика обычно имеет крутизну 8—
12%. Особенностью насосов с пологой характеристикой
является сравнительно небольшое изменение напора при
значительном колебании расхода.
Крутопадающие характеристики имеют крутизну
25—30%. Применение насосов с такой характеристикой
выгодно в тех случаях, когда желательно иметь малый
диапазон колебаний расходов при значительных колеба-
ниях напора насосов.
Работа насосов с непрерывно снижающимися харак-
теристиками протекает устойчиво во всех точках кри-
вой.
Возрастающие характеристики имеют вначале не-
устойчивый участок Яо— Qa с низким коэффициентом
полезного действия. У насосов с такими характеристи-
ками одному и тому же напору соответствуют разные
подачи насоса.
Характеристика (рис. 13.2) работы данного насоса
строится по формуле (13.7). Проводится прямая СД па-
раллельно оси Q на расстоянии 7/г; к ней прибавляются
соответствующие определенным значениям потерн напо-
ра и строится параболическая кривая СЕ—характери-
стика трубопровода. Точкой .4 — рабочей точкой насо-
са, работающего на заданный трубопровод, определяют-
ся Q, Н, N, высота всасывания и КПД.
Для получения меньшей подачи необходимо при-
крыть пусковую задвижку настолько, чтобы рабочая
точка переместилась в новую точку, соответствующую
заданному расходу (например, точка В соответствует
расходу Qb). При этом полный напор Нв==Нг+ЬъА-Ьэ
будет полезно использован только на величину Ягф/гв,
а*напор 7i3 будет непроизводительно затрачиваться на
сопротивление в прикрытой задвижке.
Характеристика насоса может меняться в зависимо-
сти от частоты вращения. Новая характеристика стро-
ится на основании следующих зависимостей:
Q п Н [п\* N ( п \3
П = — ; — ; TeH’ <13J4>
Qx Л1 Hi \ niJ 1^1 \ ^1 /
где п — исходная частота вращения;
П1 — новая частота вращения.
Д. Параллельная и последовательная
работа насосов
Для повышения подачи насосной станции насосы
включают в сеть параллельно, для повышения напора —
последовательно. ,
Определение параллельной работы производится гра-
фически путем построения суммарной характеристики
SQ—Н с помощью индивидуальных характеристик на-
сосов Qi — Hi и Qu — Ни; на тот же график наносится
Рис. 13.3. Характеристика параллельной работы цент-
робежных насосов
характеристика Qc— Hq системы, в которой работают
насосы. Из рис. 13,3 видно, что при параллельном вклю-
чении дополнительных насосов подача действующих в
системе насосов уменьшается. Это снижение характери-
Глава 13. Насосы и
насосные станции
103
зуется коэффициентом параллельности к
шению подачи каждого насоса пои равным отно-
к его подаче при индивидуальной рабо™^”0^^
для насоса 1; K^Q./Q,- Для нае^0™ (^ = QJQ,~
При последовательной работе обшим
насосов служит их подача. Нанося ““ ™Х™ТР°МДЛЯ
дуальные характеристики и складывая нзпппы ИНДИВИ'
емые насосами при одинаковых подачах ’ создава-
марную характеристику Q—H послеяаД™ учают сум"
пых насосов, после чего наносят на VTa7MbHO включен-
рактеристику системы и устанавливают пТпЯГрафиК ха'
С» при „X ,„ш»а„дуаль>'ой „ X'
Е. Обточка колес насосов
Область применения центробежного насоса значит?^
но расширяется за счет обточки кол« X S
КПД насоса снижается незначительно. Р Р
Наиболее целесообразные пределы обточки кочрс
центробежных насосов указаны в табл. 13.2.
ДОПУСТИМАЯ ОБТОЧКА КОЛЕСА
Коэффициент быстроходности колеса насоса п S Допустимая обточка колеса, % от D норм Примерное сни- жение КПД насо- сов, % на каж- дые 10% обточки
60—120 120—200 200—300 15—20 11—15 7—11 г'гт сл сл
При обточке колес изменение подачи и напора цент-
робежного насоса происходит по зависимостям:
Q Д>бт Hi \2
7Г = п—: 7Г= Ь 03.15)
41 ^ЯОрм Н \Аюрм /
где Q и Н — параметры насоса при нормальном диамет-
ре колеса £Норм;
Qi и Н\ — параметры насоса при обточенном колесе
диаметром £Обт-
Ж. Заливка насосов
Заливка насосов необходима в случаях, когда насос
установлен выше уровня воды в приемном резервуаре.
Заливка насоса может быть произведена следующими
способами:
из напорного трубопровода, для чего на всасываю-
щем трубопроводе устанавливают приемный клапан с
сеткой;
путем отсасывания воздуха эжектором, который при-
соединяют к самой верхней части корпуса (перед пуском
эжектора задвижку на напорном трубопроводе закры-
вают; для работы эжектора используют рабочую воду,
подаваемую из напорного трубопровода);
путем отсасывания воздуха вакуум-насосом.
Продолжительность заполнения всасывающих линий
водой не должна превышать: для производственных и
хозяйственных насосов-—5 мин; для пожарных насо-
сов — 3 мин.
3, Основные технические данные *
и конструктивные особенности насосов
Центробежные насосы в снсте11^итв?а7лааб^е\ННЯ
применяются следующих типов (по ГОи! u/w h
К — одноступенчатые консольные с рабочим ко-
лесом одностороннего входа;
Д одноступенчатые с рабочим колесом двусто-
роннего входа;
МС ~ многоступенчатые секционные с рабочими
колесами одностороннего входа*
М — многоступенчатые с горизонталь»ым разъ^
емом корпуса с рабочими колесами одно-
стороннего входа;
МД — многоступенчатые с горизонтальным разъе-
мом корпуса с первым рабочим колесом
двустороннего входа и остальными рабочи-
ми колесами одностороннего входа.
По конструктивным особенностям современные цент-
робежные насосы делятся: на одноколесные с двусто-
ронним подводом воды; на многоколесные, в основном
с односторонним подводом воды (могут быть секционны-
ми или спирального типа). Насосы всех указанных ти-
пов могут быть горизонтальными и вертикальными.
Многоколесные секционные насосы имеют существен-
ные недостатки: большое осевое усилие, для разгрузки
которого.требуется применять специальные пяты; низкий
КПД; наличие большого числа деталей и больших по-
верхностей, требующих обработки, что удорожает изго-
товление насосов; сложность сборки н разборки.
Преимуществом секционных насосов является
можность изменения напора путем увеличения
уменьшения числа колес.
Многоколесные насосы спирального типа имеют
дующие преимущества перед секционными, высокий
КПД (выше на 12—15%); полное устранение осевого
давления; высота всасывания до 5—6 м; отсутствие на-
правляющих аппаратов, что позволяет производить об-
точку колес до 20% и изменять Q и Н в широких пре-
делах; простота обслуживания вследствие возможности
горизонтального разъема корпуса; сокращение механи-
ческой обработки на 50—60% вследствие значительного
ВОЗ*
ИЛИ
уменьшения числа деталей.
Вертикальные центробежные насосы используются на
насосных станциях I подъема при больших колебаниях
уровня воды в источнике, а также для подъема подзем-
ных вод из скважин.
Артезианские насосы, используемые для подъема
подземных вод из скважин, выпускаются даух типов:
глубинные типа А и погружные типа ЭЦВ.
Насосы типа А не имеют масляной внутренней трубы;
лигнофолевые подшипники смазываются водой, которая
подается к ним по особому трубопроводу.
Насосы типа ЭЦВ (погружные агрегаты) состоят кэ
вертикального центробежного насоса, непосредственно
соединенного с электродвигателем.
Погружные насосные агрегаты имеют большие преи-
мущества перед глубинными насосами; простой и быст-
рый монтаж; агрегат может быть установлен в умерея-
«о искривленной скважине; не требуется ус^юйсгеа над-
земного павильона.
Поскольку на двигателе агрегата вредно отражается
переменная нагрузка при его работе, не рекомендуется
подавать воду непосредственно в сеть, в которой проис-
ходят большие колебания напора.
Осевые насосы имеют следующие достоинства: про-
стота н компактность конструкций, меньший по сравне-
нию с центробежным» насосами вес, возможность пода-
чи загрязненной жидкости. Насосы могут быть уста-
новлены на вертикальной, горизонтальной или наклон*
ной трубе.
Особенности характеристик осевых насосов? крутое
пяденне кривой Q*—Н и наличие на ней перегиба, макси-
мальный напор, отвечающий расходу Q«==0 ПРН заКРы*
той напорной задвижке и примерно в L5~2 раза пре-
вышающий напор при максимальном КПД; увеличение
потребляемой мощности с уменьшением подачи —мощ-
ность при закрытой задвижке (0«= 0) достигает максн^
мальной величины, примерно в 1,5—2 раза больше
104 РАЗДЕЛ IE Водопроводные сооружения
мощности при максимальном КПД; небольшая область
наивыгоднейших условий работы насоса, так как КПД
быстро падает по обе стороны от своего максимального
значения.
Исходя из свойств характеристики пуск осевых насо-
сов следует производить при открытой задвижке. Регу-
лирование подачи с помощью задвижки невыгодно, по-
скольку связано с резким падением КПД.
Регулирование подачи осевого насоса возможно при
применении двигателей, допускающих разную частоту
вращения гидромуфт и рабочих колес с поворотными
лопастями, изменение угла наклона которых делает воз-
можной работу осевого насоса при колебаниях подачи и
напора в широких пределах и сохранении при этом вы-
сокого КПД.
Коэффициент быстроходности для осевых насосов
составляет 600—1200, поэтому они работают с отрица-
тельной высотой всасывания (с подпором).
Достоинства водоструйных насосов: небольшие раз-
меры, простота устройства, надежность работы. Недо-
статки: низкий коэффициент полезного действия и не-
обходимость подачи большого объема рабочей воды под
давлением. Водоструйные насосы в водоснабжении при-
меняют для подъема воды из артезианских скважин, где
они работают последовательно с центробежными насо-
сами.
13.2. НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ
\ А. Классификация
насосных станций
По надежности действия насосные станции подразде-
ляются на три категории:
первая категория (I класс здания, I степень огне-
стойкости) — не допускается перерыв в подаче воды;
противопожарные и объединенные противопожарные во-
допроводы;
вторая категория (П класс здания, П степень огне-
стойкости) —допускается кратковременный перерыв в
подаче воды на время, необходимое для включения ре-
зервных агрегатов обслуживающим персоналом; проти-
вопожарные и объединенные противопожарные водопро-
воды при наличии на сети емкостей с необходимым про-
тивапожарным запасам воды, обеспечивающих требуе-
мый напор, хозяйственно-питьевые водрпроводы в на-
селенных пунктах с числом жителей более 3000 человек;
третья категория (Ш класс здания, III степень огне-
стойкости) — допускается перерыв в подаче воды на
время ликвидации аварии, но не более 1 суток; противо-
пожарные и объединенные противопожарные водопро-
воды при расходе воды на наружное пожаротушение до
20л/с в населенных пунктах с числом жителей до
3000 чел.; хозяйственно-питьевые водопроводы в населен-
ных пунктах с числом жителей до 3000 чел.; подача во-
ды на орошение и поливку; подача воды во вспомога-
тельные здания промышленных предприятий; подача во-
ды по одному водоводу.
По расположению в общей схеме водоснабжения на-
сосные станции подразделяются на:
станции I подъема, забирающие воду непосредствен-
но из источников водоснабжения;
станции П и последующего подъемов, служащие для
подачи воды из резервуаров потребителю или по схеме
<из насоса в насос»;
станции оборотного водоснабжения, где одна группа
насосов подает отработавшую на производстве горячую
воду на водоохлаовдакнцие усфобстеа, а другая возвра-
щает охлажденную воду в цехи или отработавшая го-
рячая вода поступает на водоохлаждающие устройства
Чн
самотеком под остаточным напором, а группа насосов
возвращает охлажденную воду в цехи;
повысительные станции, служащие для повышения
напора в сети либо в отдельных зданиях пли группах
зданий.
По виду обслуживания объектов насосные станции
подразделяются на подающие воду для хозяйственно-
питьевых, производственных и противопожарных нужд.
По расположению насосного оборудования относи-
тельно поверхности земли насосные станций подразде-
ляются па:
наземные —с полом на уровне пли выше поверхно-
сти земли;
заглубленные — с наземным строением и полом ниже
поверхности земли;
подземные — с перекрытием на уровне или ниже по-
верхности земли.
По характеру управления насосные станции бывают
с автоматическим,’ дистанционным и ручным управле-
нием.
Б. Подбор насосов
Подбор насосов производится по их характеристике,
с учетом совместной работы насосов и водопроводной
сети, при этом следует учитывать в соответствующих
случаях:
суточный график водопотребления:
наличие п объем регулирующей емкости;
условия пожаротушения;
целесообразность применения однотипных насосов;
экономичность подъема воды в связи с КПД насоса
и потребностью в дросселировании;
• влияние класса насосной станции, числа и мощности
рабочих насосов на потребность в резервных агрегатах,
на общую установленную мощность, а также на стои-
мость оборудования и здания;
ТАБЛИЦА 13.3
ЧИСЛО РЕЗЕРВНЫХ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ
Число рабочих агрегатов одной группы Число резервных агрегатов на станциях категории
I II Ш
1—3 2 1 1
—Q 2 2 1
7—9 3 3 2
10 н более 4 4 3 •
Примечания: 1. В число рабочих агрегатов включаются
противопожарные насосы.
2. При установке в одной группе насосов с разными харак-
теристиками число резервных агрегатов следует принимать:
для насосов большей подачи — по таблице, для насосов мень-
шей подачи — на один меньше, ’ чем указано в таблице.
3. При установке в насосных станциях только противопожар-
ных насосов или при объединенных противопожарных водопро-
водах высокого давления следует предусматривать один ре-
зервный пожарный агрегат.
4. Установка противопожарных насосов без резервных агре-
гатов допускается: для населенных пунктов с расходом воды
на наружное пожаротушение до 20 л/с; для промышленных
предприятий с категорией пожарной опасности Г и Д и про-
изводственными зданиями I и П степени огнестойкости с нес-
гораемыми утеплителями покрытия, стеками и перегородками.
5, В насосных станциях I подъемй совмещенных водозаборных
сооружений П и Ш категории при числе рабочих агрегатов
4 и более число резервных агрегатов допускается принимать
на один меньше, чем указано в таблице.
6. В насосных станциях Ш категории при числе рабочих аг-
регатов 7 и более один из резервных агрегатов допускается
не устанавливать и хранить на складе.
7. В населенных пунктах с числЬм жителей до 3000 чел. при
одном источнике электроэнергии' допускается установка резерв-
ного пожарного насоса с двигателем' внутреннего сгорания.
---------------------!3- Засосы и насосные станции
105
допустимое снижение подачи воли >,п
дании аварии. дь па вРемя ликви-
Число резервных насосных агпегя-rr^ „„
в одну и ту же сеть или в водоводы нео’луД,аК,ЩИХ ®Оду
мать согласно табл. 13.3. ’ ^ооходимо приди-
В. Подачи насосных станций
Подачу насосов 1 подъема рассчитывают на соедини
ления?" РаСХ°Д В°ДЫ В ДНИ ь,аксима*ьного водопо^еб
Q4~ aQcyT/7\ (13.16)
где а коэффициент, учитывающий расход воды на
-б1СпГН1^ НуЖДЫ ОЧ«СТНОЙ станции (а==
— 1,04—1,2) или на собственные нужды водо-
провода, а также в том случае, когда насосы
подают воду непосредственно в сеть без очист-
ки воды (а= 1,01-Ь1,02);
Qcyr максимальный суточный расход;
число часов работы насосной станции в сутки.
При подаче воды на производственные нужды при
прямоточной системе водоснабжения должна быть обе-
спечена подача насосной станции, отвечающая наиболь-
шему часовому расходу в дни максимального недопо-
требления; при оборотных системах водоснабжения по-
дается средний часовой расход исходной воды.
Сезонное регулирование допускается выполнять пу-
тем пуска в работу того или иного числа насосов.
Подача пожарных насосов определяется по пожарно-
му расходу, включая максимальный расход на другие
нужды.
Подача насосов II подъема зависит от графика водо-
потребления: она может быть равномерной или ступен-
чатой.
При ступенчатой работе насосной станции вмести-
мость бака водонапорной башнй меньше, чем при рав-
номерной, но увеличивается число агрегатов й площадь
насосной станции, вместимость подземных резервуаров,
а иногда и диаметр водоводов.
Для малых водопроводов выгодна равномерная ра-
бота насосов, для больших—ступенчатая, для средних-т
чем больше длина водоводов, тем выгоднее равномер-
ная работа.
|Подача насосных станций в противопожарных систе-
мах водоснабжения должна быть проверена на подачу
максимального суточного расхода воды и расхода воды
на пополнение неприкосновенного пожарного запаса.
При проектировании насосных станций необходимо
предусматривать возможность расширения станции для
дальнейшего повышения ее подачи путем замены агре-
гатов на более мощные или установки дополнительных
агрегатов.
Г. Компоновка зданий
насосных станций
Насосную станцию допускается блокировать с други-
ми водопроводными сооружениями, при этом она долж-
на быть отделена от них несгораемыми ограждающими
конструкциями и иметь непосредственный выход на-
ружу.
Опирацие ограждающих несущих конструкции зда-
ний насосных станций И, Ш и других подъемов, а так-
же насосных станций оборотного водоснабжения на
стены резервуаров и приемных камер не допускается.
В помещении насосной станции для производства
мелкого ремонта следует предусматривать мастерскую
или свободное место для установки верстака и необхо-
димого механического оборудования.
В здайии насосной станции следует предусматривать
санитарный узел (унитаз и раковину), а также остек-
ленное помещение для эксплуатационного персонала (де-
журные, ремонтные бригады), независимо от времени
его пребывания, и шкафчики для хранения одежды.
Примеры компоновок насосных станций приведены
на рис. 13.4 и 13.5.
Рис. 13.4. Насосная станция оборотного водоснабжение,
сблокированная с установкой для обработки охлажда-
ющей воды
/—насосы охлажденной воды; //—насосы горячей воды: /—
трубопроводы, подающие горячую воду от цехаа; 1—то же. ох-
лажденную воду от градирен в цехи; 3 — камеры охлажденной
воды; 4 — машинный зад насосной стимцжн; 5 — КПТ и щитовое
помещение; 6—дозаторная реагентов; /—склад фосфатов; I—
склад серной кислоты; 9 — водопроводные колодцы; W— камеры
горячей воды
Рве. 13.5. Водопроводная насосная станция с двухряд-
ным расположением агрегатов в шахматном порядке
7 — машинный зал; // — помещение для обслуживающего персо-
нала; ///—щитовая; /V—трансформаторные; V—помещение для
выпрямителей: V/—«смешение для статических конденсаторов;
VJI—санитареый узел; V///—мастерская; /X—РУ; /—всасыва-
ющие трубопроводы; 7 — основные насосы; 3 — дренажные насо-
сы; 4—напорные трубопроводы
105
РАЗДЕЛ IL Водопроводные сооружения
Минимальную ширину проходов между выступающи-
ми частями насосов, трубопроводов и двигателей следу-
ет принимать не менее:
между агрегатами при установке электродвигателей с
напряжением до 1000 В — 1 м, с напряжением более
1000 В —и м;
между агрегатами и стеной в шахтных станциях —
0,7 м, в прочих станциях—1 м;
между компрессорами—1,5 м;
между агрегатами и распределительным щитом—2 м;
между подвижными частями тепловых двигателей —
1,2 м;
хмежду неподвижными выступающими частями обору-
дования— 0,7 м.
Для насосов с электродвигателями напряжением до
1000 В с диаметром напорного патрубка до 100 мм
включительно, а также для вспомогательного оборудо-
вания Допускается установка агрегата без прохода ме-
жду агрегатом и стеной и установка двух агрегатов на
одном фундаменте без прохода между ними, но с обес-
печением вокруг сдвоенной установки проходов шириной
не менее 0,7 м.
При определении размеров машинного зала необхо-
димо предусматривать монтажную площадку.
Для уменьшения размеров станции в плане допу-
скается устанавливать насосы с правым и левым вра-
щением вала, при этом рабочее колесо должно вращать-
ся только в одном направлении.
Отметка порога у входа в здание насосной станции,
расположенной вблизи открытых водоемов, должна
быть не менее чем на 0,5 м выше уровня нагона волны
при максимальном уровне воды расчетной обеспеченно-
сти.
Установку насосов предусматривают с таким расче-
том, чтобы вакуумметрическая высота всасывания на-
сосов не превышала допустимой высоты всасывания для
данного типа насосов (с учетом потерь напора во вса-
сывающем трубопроводе, температурных условий и ба-
рометрического давления) и не допускала кавитации.
Для осевых насосов, требующих подпора со стороны
всасывания, необходимо обеспечивать требуемый заво-
дом-изготовителем подпор при их работе.
Высоту надземной части машинного зала (от уровня
монтажной площадки до низа балок покрытия) насос-
ных станций, в котором установлено подъемно-транспор-
тное оборудование, определяют с учетом высоты плат-
формы транспортных средств, высоты агрегата от лап до
утек» длины строп (принимаемой от 0,5 до 1 м), рас-
стояния от монтажной площадки до агрегата (не более
ОД м) н габарита подъемно-транспортного оборудова-
ния от крюка до низа балок покрытия.
Для насосных станций без кранового оборудования
высота наземной части машинного зала должна быть не
менее 3 м.
Заглубление машинного зала (от уровня земли до
уровня пола) определяют в соответствии с технологиче-
скими параметрами.
Прн размещений оборудования в машинном зале под
монтажной площадкой, балконом или площадкой обслу-
живания должен быть обеспечен проход высотой не ме-
нее 2,4 м.
Оборудование и арматуру на монтажную площадку
насосной станции доставляют наружным монорельсом с
кошкой и лебедкой, автокраном и лебедкой или авто-
машиной.
Размеры монтажной площадки в плане определяются
габаритами оборудования или транспорта и максималь-
ным приближением крюка грузоподъемного механизма
к разгружаемому оборудованию.
Вокруг оборудования или транспорта, находящегося
!на монтажной площадке, должен быть обеспечен^ про-'
лод шириной не менее 0.7 м.
Размеры монтажных проемов в стенах насосной
станции назначаются из условия обеспечения транспор-
тирования через них оборудования, К монтажным про-
емам устраивают подъезд для автотранспорта.
Д. Расположение насосных агрегатов,
труб и арматуры
Расположение насосов и трубопроводов на насосной
станции должно отвечать следующим основным требо-
ваниям:
надежность действия;
удобство, простота и безопасность обслуживания;
минимальная протяженность трубопроводов и просто-
та их узлов;
возможность расширения станции.
Целесообразно устанавливать по возможности одно-
типные насосы с одинаковой подачей.
Основными схехмамп расположения агрегатов явля-
ются:
однорядное расположение агрегатов перпендикуляр-
но продольной оси станции (достигается компактность
размещения оборудования, небольшая ширина здания,
уменьшение длины ходовой части грузоподъемного кра-
на) широко применимо как при малых, так и при круп-
ных агрегатах;
однорядное расположение параллельно продольной
оси станции (достигается компактность расположения
оборудования, еще меньшая ширина машинного зала,
чем при первой схеме);
двухрядное расположение агрегатов (увеличивается
пролет здания и усложняются коммуникации трубопро-
водов) имеет преимущества при большом числе агрега-
тов различного назначения;
двухрядное расположение агрегатов в шахматном
порядке (достигается компактность расположения тру-
бопроводов, сокращаются размеры машинного зала)
применяется при большом числе крупных агрегатов.
Трубы в насосных станциях применяют стальные на
сварке в виде крупноблочных элементов. Фланцы на
трубах привариваются только для присоединения арма-
туры и насосов.
Всасывающие трубы должны быть возможно мень-
шей длины и иметь наименьшее число фасонных частей
(колен, отводов, тройников и др.), а также непрерыв-
ный подъем к насосу (уклон не менее 0,005).
Число всасывающих линий на насосных станциях I и
II категории независимо от числа групп насосов, вклю-
чая пожарные, должно быть не менее двух.
При выключении одной линии остальные должны
быть рассчитаны на пропуск полного расчетного расхо-
да для насосных станций I и II категории и 70% рас-
четного расхода для станций III категории.
Устройство одной всасывающей линии допускается
для насосных станций III категории или для противо-
пожарных насосных станций при установке одного ра-
бочего насоса.
При переходе с одного диаметра всасывающего тру-
бопровода на другой на горизонтальных участках при-
меняют косые переходы.
Всасывающие и напорные трубопроводы на насосных
станциях, как правило, укладывают на опорах над по-
верхностью пола с устройством мостиков над трубо-
проводами и обеспечением подхода к агрегатам и. за-
движкам и обслуживания их.
Допускается укладка труб в каналах, перекрываемых
съемными плитами, или в подвалах.
Размеры каналов для трубопроводов диаметром до
400 мм включительно — ширина d4-600 мм, глубина d+
4-400 мм; диаметром 500 мм и выше —ширина
= 800 мм, глубина d+600 мм,
—Насосы и насосные станции
107
ми
не
В местcL\ \сIзновки флзнцерсй
ривается уширение канала на чгщ .,а₽МетУРы предусмат-
бы до 500 мм и на 500 мм при диамЛР" диа?,етРе тру-
500 мм. ри диаметре трубы болёе
На насосных станциях при отметке веп-/я /
электроприводов задвижек более 1 4 Р агРегатов и
димо предусматривать площадки могт1ЛТ П0Ла необх°-
фундамепта для их обслуживания СТИКН ИЛИ ушиРение
Всасывающий и напорный коллеитппм .
располагаются в здании насосной станнин задвнЖ5:а*
вызывает увеличения пролета машинного зала ’X :
подземных галереях. зала, или
Расстояние от низа всасывающей трубы до чтл
стен емкости или приямка принимается из р^стета я™
иы скорость подхода воды к приемной воронье тпХ
более скорое™ д»,ж™м вмы
Для выбора диаметра труб, фасонных частей- и арма-
туры скорость движения воды принимается по табл 13 4.
ТАБЛИЦА 13.4
СКОРОСТЬ ВОДЫ В ТРУБОПРОВОДАХ
Диаметр труб, мм Скорость в трубопроводе, м/с
всасывающем напорном
До 250 250—800 Более 800 0,7—1 1—1,5 1,5—2 1—1.5 1,2-2 1,8—3
Напорная линия каждого насоса оборудуется запор-
ной арматурой и обратным клапаном, устя.нa<Bливнемым
между насосом и запорной арматурой.
Возможность пуска насосов при открытой задвижке
на напорной линии надлежит проверять расчетом, учи-
тывающим характеристику насоса и двигателя, а также
возможность гидравлического удара в водоводе.
На всасывающих линиях запорная арматура уста-
навливается у насосов, расположенных под заливом,
или при присоединении насосов к общей всасывающей
линии.
Схема оборудования арматурой насосов приведена
на рис. 13.6.
- т
ГО-
3.6, Схема оборудования
арматурой насоса
/—шодставка под воронку: 2--вса-
сывающая воронка высотой 0.6
3—косой л ер вход; 4—трехходовой
кран: 5—вакуумметр; 6—насос; /—
вентиль; 8—указатель движения
воздуха; S-эоздухопровод мкуя«-
устаяовки; Ю - манометр; Н - об-
ратный клаиая; 13-задважк».
У—диаметр всасывающего трубо-
провода; ’ а,5^: ' ,
>0.8ЯВх! й.-0-5*1 ,><0>7S*
-5-1)
Запорная арматура диаметром более 400 мма та
же запорная арматура всех диам®’Р° должна иметь
окном или автоматическом управлении должна иметь
механизированный привод.
Размещение запорной арматуры на напорных и вса-
сывающих трубопроводах должно обеспечивать возмож-
ность замены или ремонта насосов, обратных клапанов,
а также основной запорной арматуры с обеспечением
непрерывной подачи воды на хозяйственно-питьевые
нужды в размере 70% для насосных станций I и И ка-
тегории и 50%-—III категории, а также на производст-
венные нужды по аварийному графику.
Корпус насоса, как правило, располагают под зали-
вом. Расчетный уровень воды в водоеме или емкости
принимают:
при одном пожаре — пожарный запас;
при двух и более пожарах — средний уровень пожар-
ного запаса;
при отсутствии пожарного запаса—средний уровень.
На насосных станциях, где насосы установлен не
под зализам, необходимо предусматривать усгавовку
с вакуум-насосами и вакуум-котлом. На насосных став-
нях III категории допускается устанавливать при-
емные клапаны на всасывающих линиях диаметром до
200 мм.
Для эксплуатации оборудования, арматуры и трубо-
проводов на насосных станциях предусматривают подъ-
емно-транспортное оборудование:
при весе груза до 1 т — неподвижные балки с кош-
ками или кран-балки подвесные ручные;
при весе груза до 5 т — кран-балки подвесные руч-
ные;
при весе груза более 5 т — краны мостовые ручные.
При подъеме груза на высоту более 6 м или при
длине машинного зала более 18 м следует применять
электрическое подъемно-транспортное оборудование.
Подъемно-транспортное оборудование «а насосных
станциях предусматривают исходя из макашалыюго ве-
са оборудования и арматуры в собранном ваде с учетом
возможного увежче
На насосных станциях, оборудованных края-балка-
ми и мостовыми кранами, следует устраивать площад-
ки для ремонта механизмов и электрооборудования кра-
нов.
На заглубленных станциях для защиты от возможно-
сы, подключают трубопровод к основным рабочим насо-
сам (непитьевого назначения) или устраивают выпуски
в канализацию с установкой на трубе клапана или за
движки.
£. Насосные станции
над артезианскими скважинами
Над скважиной, оборудованной глубинным насосом,
сооружается здание, которое служит для размещения
электродвигателя, напорной арматуры, станции управ-
ления, приборов автоматики и сигнализации. Здание мо-
жет быть наземного (рис. 13.7) и подземного (рис. 13.8)
типа..
В помещении насосных станций над артезианскими
скважинами могут быть установлены бактерицидные
установки (рнс. 13,9).
Для монтажа и демонтажа насосного агрегата и во-
доподъемных труб в покрытии предусматривается люк,
через который пропускается крюк подъемно-транспорт-
ного устройства.
Для водопроводов сельскохозяйственного назначения
(животноводческих ферм, водопойных пунктов и поле-
вых станов) применяют также водоструйные аппараты
с приводом от электродвигателя или от дизеля»
108
РАЗДЕЛ II. Водопроводные сооружения
Рис. 13.9. Насосная станция
с бактерицидной установкой
1—напорный трубопровод; 2—
бактерицидная установка; 3—
дренажный насос; 4—оголовок
трубчатого колодца; 5 — скважи-
на; 6 — опорная рама для бак-
терицидной установки; 7—-шкаф
управления бактерицидной ус-
тановкой; 5— блок управления;
9—релейный шкаф; 10—станция
управления насосом
Рис. 13.7. Наземная насосная станция, оборудованная
погружным артезианским насосом
/—напорный трубопровод; 2—скважина; 5—оголовок трубчатого
колодца; 4—задвижка; 5—вантуз; б—-дефлектор; 7—монтажный
лкж; Я-мподземная камера, d=l,5 <м; водомер (диафрагма);
10 — обратный клапан; 11 — пробно-спускной кран; 12 — освети-
тельный щиток; /3 —станция управления насосом; /4—релейный
шкаф
Ж. Гидропневматические установки
Рис. 13.8. Подземная насосная станция, оборудованная
погружным артезианским насосом
2—оголовок трубчатого колодца; 3—монтажный
Системы пневматического водоснабжения могут быть
постоянного давления (сжатый воздух давит на воду
все время с одинаковой силой независимо от колебаний
уровня воды) и переменного (давление воздуха меня-
ется в зависимости от колебаний уровня воды). Пневма-
тические станции переменного давления более эконо-
мичны в эксплуатации и получили наибольшее распро-
странение. (
Пневматическая станция (рис. 13.10) включает в себя
насосы, подающие воду в водовоздушные баки и в во-
допроводную сеть, водовоздушные "баки (один или не-
сколько), создающие требуемый напор, компрессор, по-
дающий периодически необходимое количество воздуха в
водовоздушный бак для пополнения утечки.
В гидропневматических установках переменного дав-
ления допускается установка одного компрессора, пи-
таемого электроэнергией от одного источника, или ис-
пользование общезаводской компрессорной станции при
условии бесперебойной подачи сжатого воздуха.
Рис. 13.10. Гидропневматнческая насосная станция пода-
чей 100 мэ/ч
/—всасывающие трубопроводы; 2—наяорные трубопроводы;
^тро водный колодец; 4—компрессор; б-пгидрапиевматя-
чески е баки; 6—насосы хазяйствекнонпротивопожарного назна-
чения; 7 — дренажный насос
//—джфшшокетр; /2—дренажный насос; /3-самотечный
*пГО
емкости.
Минимальное давление в бака* ™„
установок переменного давления д0Жпнев“атическяХ
расчетный напор в сети при низшем обеа«яивать
ках. и «изшем уровне воды в ба-
Мииимальное и максимальное давление
ныи объем гидропневматическнх ие’ а та«же пол-
ления определяются по формулам^ Переменного дав-
напоре насосов до 75 м, работающих совмест-
но с гидропневматической установкой, мень-
шее— при напоре более 75 м;
(13.20)
(13.17)
-----7TZ? (13.18)
где р\ — минимальное давление в гидропневматическнх
баках, при котором производится включение
насосов установки, Па;
р2 — максимальное давление в баках, при котором
производится выключение из работы насосов,
Па;
V— полный объем баков, м3;
ц/ — регулирующий объем воды в баках,
м3:
₽ — коэфф
wm ицздисчешгя постоянного давления в водяных
баках на воздуховоде, соединяющем водяной и воздуш-
ный баки, устанавливают редукционный клапан.
Число компрессоров в гидропневматическнх установ-
ках постоянного давления принимается не менее двух,
один из которых резервный.
Баки гидрбЬневматических установок оборудуют
спускными трубами, предохранительными клапанами а
манометрами; водяные и воздушно-водяные баки допол-
нительно оборудуют мерными стеклами н поплавковыми
новку.
(13.19)
(Qn — номинальная подача одного насоса или
наибольшего по подаче в группе поочередно
включающихся рабочих насосов; п — макси-
мальное число включений насоса в 1 ч);
а—отношение абсолютных значений минимального
давления в баках к максимальному: принима-
ется равным 0,6—0,75; большее значение—при
установки до перекрытия до.
расстояние между баками и
нее 0,6 м.
Водяные и водовоздушные баки устанавливают в
аемом здании, воздушные баки—вме здания.
ГЛАВА 14
ЗАПАСНЫЕ И РЕГУЛИРУЮЩИЕ ЕМКОСТИ
14.L НАЗНАЧЕНИЕ ЕМКОСТЕН
И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ОБЪЕМА
Емкости в системах водоснабжения предназначаются
для хранения запасов воды, регулирования подачи и
расхода воды и обеспечения необходимых напоров. В
соответствии со схемой водоснабжения и расположением
емкостей они могут выполнять одно или несколько на-
значений. По конструкции емкости подразделяются на
резервуары, открытые водоемы, водонапорные башни,
водонапорные . колонны и баки гидропневматическнх
установок.
Выбирать местойголожение, тип я объем емкостей сле-
дует на основании расчетов совместной работы их с на-
сосными станциями, водоводами и сетью, учитывая ме-
стные условия и технологические требования.
В емкостях, в зависимости от их назначения, долж-
ны находиться регулирующий, неприкосновенный проти-
вопожарный и аварийный запасы воды. На станциях
очистки воды при промывке фильтров насосами, забира-
ющими воду из резервуаров, следует также иметь за-
пас воды на две тфомывки. При промывке фильтров во-
дой из напорных баков в них должен содержаться за-
пас воды также на две промывки одного фильтра или
на т0и промывки двух фильтров. В этих же резервуа-
рах и баках должен быть запас чистой воды для раство-
рения реагентов и других ообствеияых нужд. При подго-
товке воды на хозянственно-питьевые нужды следует,
кроме того, предусматривать объем воды для контакта
с хлорсодержащюмн реагентами . п|хдолжктельностью
уменьшать на величину противопожарного запаса. Рету-
Рис !4Л. Ступенчатые графики
1*-®ааапотребле«яя; нерллномеряой работы мвсосо». 3—раяг
номеряоЯ ре боты нюосов; 4 — поступлений воды п
110
РАЗДЕЛ II. Водопроводные сооружения
Объем противопожарных водоемов (резервуары или
открытые водоемы) для небольших предприятий и на-
селенных пунктов надлежит определять по нормам,
указанным в главе 8.
Объем открытых противопожарных водоемов необхо-
димо рассчитывать с учетом возможного испарения во-
ды или образования льда. Подъезд пожарных автома-
шин к противопожарным водоемам должен быть свободен.
Если вода на наружное пожаротушение забирается*
из водоема, а в зданиях требуется устройство хозяйст-
венно-питьевого противопожарного водопровода, вмести-
мость бака должна быть рассчитана на хранение, про-
тивопожарного запаса воды, необходимого для работы
одного внутреннего пожарного крана в течение 1 ч при
одновременном расходе воды на прочие нужды.
В случае подачи воды в резервуары по одному во-
доводу в емкостях надлежит предусматривать дополни-
тельно аварийный объем на время ликвидации аварии
на водоводе, обеспечивающий производственные нужды
по аварийному графику; хозяйственно-питьевые нужды в
размере 70% расчетного расхода; наружное пожароту-
шение в течение 2—3 ч при расчетном расходе до 25 л/с
и в течение 4—6 ч при расчетном расходе свыше 25 л/с
в зависимости от степени огнестойкости п категории
производств (см. главу 8).
При недостаточности дебита источника следует соз-
давать дополнительный аварийный запас воды, "опреде-
ляемый по формуле (14.1). Восстанавливать аварийный
запас воды необходимо в течение 36—48 ч, сокращая
недопотребление или используя резервное насосное обо-
рудование.
Неприкосновенность пожарного и аварийного запа-
сов в резервуарах и баках должна обеспечиваться соот-
ветствующими механическими устройствами для забора
воды и, кроме того, сигнализацией с автоматическим пу-
ском и остановкой насосов.
Высота расположения напорных резервуаров и баков
водонапорных башен должна соответствовать расчет-
ному ^напору в сети при низшем уровне воды в них (на
случай пожаротушения) и уровню противопожарного
запаса воды (на случай хозяйственно-питьевого п про-
изводственного водопотребления).
В пересечениях стен и днищ резервуаров и баков с
трубопроводами следует устанавливать сальники; мож-
но применять ребристые патрубки с постановкой рядом
компенсаторов.
_ Внутренняя антикоррозионная изоляция емкостей хо-
зяйственно-питьевого водопровода должна быть выпол-
нена из материалов, применение которых разрешено
Главным санитарно-эггидемиологическим управлением
Министерства здравоохранения СССР.
Регулирующие объемы воды на промышленных пред-
приятиях, присоединенных к централизованной системе
водоснабжения, следует определять по условиям водо-
потребления каждого из них, рассматривая варианты с
заполнением резервуаров в период минимального недо-
потребления в городе (ночью).
Регулирующий объем IF в баках гидропневматиче-
ских установок определяется по формуле (13.19),
Противопожарным запас воды надо иметь в тех слу-
чаях, когда технически невозможно или экономически
нецелесообразно получить необходимый расход воды
непосредственно из источника водоснабжения. Непри-
косновенный пожарный запас воды в резервуарах дол-
жен включать объемы воды: для пожаротушения из на-
ружных гидрантов и внутренних пожарных кранов на
расчетный срок действия (см. главу 8); для пожароту-
шения из спринклерных и дренчерных установок, не
имеющих собственных резервуаров; для максимальных
хозяйственно-питьевых и. производственных нужд на
весь период пожаротушения. В этом случае на промыш-
ленных предприятиях не следует учитывать расход во-
ды на поливку территории, прием душа, мытье полов и
мойку технологического оборудования.
При определении вместимости резервуаров и баков
водонапорных башен следует учитывать, что противопо-
жарный запас воды допускается пополнять ' во время
тушения пожара, если гарантируется бесперебойная по-
дача воды. Если дебит источника недостаточен для по-
полнения противопожарного запаса воды в норматив-
ные сроки, указанные в главе 8, допускается увеличи-
вать продолжительность пополнения при условии соз-
давая дополнительного объема воды
AQ-Q (£-!)/£, (14.1)
где Q— противопожарный запас воды при требующей-
ся продолжительности его пополнения, м3;
k — отношение принятого срока пополнения проти-
вопожарного запаса воды к нормативному.
Сроки пополнения допускается принимать в 2 раза
больше сроков, указанных в главе 8, но не более 72 ч.
Баки водонапорных башен должны содержать про-
тивопожарный запас, рассчитанный для промышленных
предприятий на 10-минутную продолжительность туше-
ния пожара внутренними пожарными кранами, а также
спринклерными или дренчерными установками (при руч-
ном включении насосов), а для населенных пунктов на
10-минутную продолжительность тушения одного внут-
реннего и одного наружного пожаров. Во всех случаях
в баках должен находиться также наибольший 10-ми-
нутный запас воды на другие нужды. Если противо-
пожарные насосы автоматически включаются при па-
дении уровня воды, противопожарный запас воды в ба-
ках водонапорных башен можно уменьшить вдвое. Если
же в баках гидропневматических установок нет запаса
воды на спринклерные и дренчерные установки, но проти-
вопожарные насосы, автоматически включаемые при па-
дении уровня, имеются, то можно иметь только мини-
мальный запас воды, который должен гарантировать
включение противопожарных насосов. Если запас воды
[Му и
на спринклерные и дренчерные установки необходимо
хранить в баках, то противопожарный запас воды на
эти установки рассчитывается в соответствии с указа-
ниями главы 8. Противопожарный запас воды в водо-
напорной башне, общей для населенного пункта и про-
мышленного предприятия, надлежит принимать по боль-
шему расчетному расходу. Запас воды в баках водона-
порных башен при автоматическом включении насосов,
питающих спринклерные и дренчерные установки, при
отсутствии запаса вады на внутреннее пожаротушение с
расчетный расходом воды 35 л/с и менее должен при-
ниматься 15 м* а более 35 лД: —3 м*
14.2. РЕЗЕРВУАРЫ
Объем, число и расположение резервуаров* в каждой
системе водоснабжения определяются проектом в зави-
симости от совокупности диктующих условий. Во всех
случаях должна быть обеспечена бесперебойная работа
системы водоснабжения при выключении отдельных ре-
зервуаров как при нормальной эксплуатации, так и в
случае аварии. Резервуаров в одном узле, как правило»
должно-быть не менее двух. При этом распределять за-
пасные и регулирующие объемы воды следует пропор-
ционально числу или объему резервуаров. Устанавли-
вать один резервуар допустимо при отсутствии проти-
вопожарного объема воды или при необходимости соз-
дания контакта воды с обеззараживающими реагентами.
В резервуарах, предназначенных для хранения воды
на хозяйственно-питьевые нужды, должен быть обеспе-
чен обмен воды в срок не более 48 ч и не менее 1 ч; для
лучшей циркуляции воды устанавливают направляющие
перегородки.
лава 14. Запасные и регулирующие емкости
Резервуары могут быть подземными и частично ,а
глубленными, иногда наземными. Открытый водоемы
выполняют с различными покрытаями^ед « Хша
Возводить резервуары следует преимущественно
лезооетона с максимальным применением сбориыТ ™
фицпрованпых конструктивных элементов Фоомя „ ™
отношение размеров должны удовлетворять требовани-
ям минимальной приведенной стоимости строительства
и наиоолыпему удобству эксплуатации. При проекттгоо-
ваиии и привязке чертежей резервуаров необходимо
учитывать местные особенности: виды и свойства грун-
тов, уровень залегания грунтовых вод, климат :
ность обмена, температуру поступающей воды и т
Конструкции камер задвижек не должны быть’
стко связаны с конструкциями резервуаров.
Внутренние поверхности резервуаров должны быть
гладкими, чтобы их очистка и дезинфекция производи-
лись быстро и надежно. Дну резервуара следует прида-
вать небольшой (0,005—0,01) уклон к приямку для уда-
ления (смыва) осадков. Вокруг приямка необходимо
устраивать порог во избежание попадания осадка в при-
ямок, а оттуда во всасывающую трубу. Для утепления
резервуаров их обычно засыпают грунтом слоем толщи-
ной 1; 0,7; 0,5; 0,25 м. В некоторых случаях прибегают
также к созданию повышенного снежного покрова, при-
менению искусственных утеплителей и обогреву.
Конструкция и толщина 6 слоя утепления в основном
зависят от коэффициента теплопередачи К\ (от воды че-
рез перекрытие резервуара к наружному вЪздуху) и от
теплопроводности материалов перекрытия и грунтов
засыпки % (см. главу’15). Поэтому лучше всего исполь-
зовать грунты с малой теплопроводностью и небольшой
плотностью.
Значение Ki можно найти по приближенной форму-
ле, Вт/(м2-К),
1,163 V tn 1000 (/р — — Свозд Рвозд
крат»
. д.
же-
Рис. 14.2. Графики для определения толщины слоя
грунта бгр для утепления перекрытий резервуаров
, (14.2)
24 (/в /возд) Fп
где 1,163 — коэффициент перехода от ккал/(м2‘Ч«°С);
обмена воды
(Фв.сут — минимальный суточный рас-
ход воды, проходящей через резервуар,
м3);
— среднесуточная температура воды, по-
ступающей в резервуар, °C;
g — среднесуточная температура воды, выхо-
дящей из резервуара, °C;
/В03Д — расчетная температура наружного воз-
духа, °C;
СВОЭд Рвозд —энтальпия наружного воздуха;
Р /п — площадь перекрытия резервуара, м .
Величина m колеблется от 0,1 до 10, причем в еноте-
мах хозяйственно-питьевого и противопожарного водо-
провода обычно в среднем изменяется о Д_ • ,
яия tB и 4озД принимаются по мес™“М Данным
главу 15). Средние расчетные значения *во,я зимой р
«ы -20, -30 и —40°С. Расчетное значение 1В может
достигать 0°С.
На рис. 14.2 даны графики для
дамой толщины СЛОЯ бгр гРУ1?’а пазных значениях
перекрытий резервуаров зимой при Р^ддопроводности
•коэффициента теплопередачи даи пример определения
бГр при А1 = 1.О Ит/(М „даличной теплопро-
утевлеяии перекрытия ГРУ”™“ИГ)Ы?ия от повреждений и
водности. В целях защиты_"еР^р минимальное значение
для выращивания на нем травы м
£Ср рекомендуется 0,25 м.
V — объем резервуара, м3;
т=рв.сут/^ — кратность суточного
(Ув.сут '
2 .
Рис. 14.3. Резервуар для воды вместимостью 1000 Л
цилиндрический; заглубленный из монолитного железо-
бетона
слев» от оси-при отсутствие грунтовых
изоляция V- ионХн«
дннще,°бетонная подготовка; VI - мовмипим
стяжка. идоляцдя Оитумом, бетоинм подгото
В условиях жаркого климата следует рассчитывать
толщину слоя засыпки таким образом, чтобы она заши-
SS воду ОТ перегрева. Обычно достаточен слой грунта
толщиной до 0,5 м.
П2
РАЗДЕЛ И. Водопроводные сооружения
Рис. 14.4. Резервуар для воды вместимостью 250 м3 ци-
линдрический, заглубленный, из сборных железобетон-
ных элементов
слева от оси — яри отсутствии грунтовых вод; справа — при
наличии грунтовых вод; I —* подающая труба; 2 — вентиляцион-
ная колонка; 3—люк-лаз; 4—световой люк; отводящая труба;
6—грязевая труба; 7—переливная труба; Я—камера для уста-
новки приборов сигнализации; цифры ® кружках: I, //—грунт,
изоляция битумом, сборное перекрытие; /77—сборная стенка,
напряженная арматура, торкрет; /V — сборная стенка, напря-
женная арматура, торкрет, изоляция битумом; У — днище, бе-
тонная подготовка; и/—днище, изоляция битумом, бетонная
подготовка
Строительство резервуаров, как правило, ведется по
типовым проектам, которые надо подбирать руководст-
вуясь перечнями, утвержденными Госстроем СССР.
На рис. 14.3—14.5 показаны заглубленные резервуа-
ры различной конструкции и вместимости.
Ш?. ВОДОНАПОРНЫЕ БАШНИ И КОЛОННЫ
вы-
местных
железо-
тШ
Объем баков водонапорных башен, а также колонн,
расположение их в системе водоснабжения, высота,
форма, оборудование и т. д. целиком определяются ме-
стными условиями.
Конструкции опорной части водонапорных башен
полняются из железобетона, металла или из
несгораемых материалов. Баки изготовляют из
бетона или из металла.
Водонапорные башни проектируют с шатром вокруг
бака или без шатра в зависимости от режима работы
башни, климатических условий и температуры воды в
источнике водоснабжения, вместимости бака. В стволе
водонапорной башни допускается размещать производст-
венные помещения системы водоснабжения, исключаю-
щие образование пыли, дыма и газовыделений. '
При нескольких системах водоснабжения, в одной во-
'с
Рис. 14.5. Резервуар для воды вместимостью 1000 м3
прямоугольный, заглубленный, из сборных унифициро-
ванных железобетонных элементов заводского изготов-
ления
слеза от оси — при отсутствии грунтовых вод; справа—при на-
личии грунтовых вод; 1 — люк-лаз; 2 — вентиляционная колонка;
3—камера для установки приборов сигнализации; отводящая
труба; 5—грязевая труба; подающая труба; 7—световой
люк; 8 — переливная труба; цифры в кружках: 7, 77 — грунт,
изоляция битумом, цементная стяжка, сборное перекрытие;
/// — сборная стенка; IV — сборная стенка, изоляция битумом;
V —монолитное днище, слой пергамина, бетонная подготовка;.
VI—монолитное днище, цементная стяжка, изоляция битумом,
бетонная подготовка
донапорной башне часто располагают баки, относящие-
ся к разным водопроводам.
В производственных водопроводах металлургических
и других заводов иногда выполняют водонапорные ко-
лонны. В нижней части колонны обычно хранят аварий-
ный запас воды, расходуемый при пониженных напорах,
а в верхней части находится регулирующий запас. Водо-
напорные колонны сооружают из металла и железобе-
тона.
Водонапорные бесшатровые башни с баками раэлич-.
ной вместимости показаны на рис. 14,6—14.8.
При проектировании систем водоснабжения следует
руководствоваться типовыми проектами водонапорных
башен, подбирая их по перечням, утвержденным Гос-
строем СССР.
14.4. ОБОРУДОВАНИЕ РЕЗЕРВУАРОВ '
И ВОДОНАПОРНЫХ БАШЕН
Резервуары и баки водонапорных башен оборудуют-
ся трубопроводами для подачи и забора воды, а также
для . перелива излишней воды и опорожнения. Подающие
трубопроводы следует выводить, на отметку Верхнего
горизонта неприкосновенного (пожарного, аварийного)
запаса воды.
Все трубопроводы должны быть защищены от замер-
зания. При жесткой заделке труб в днище баков необ-
ходимо устанавливать компенсаторы. Надлежит яреду-
Глава 14. Запасные и регулирующие емкости
113
сматривать оборудование
.воды, ограничении ее поступлений 1аЛиза,!1,и об уровнях
при пожаре в системах пожарноп) в0^1Кл12чеИ1)" баков
сокого давления. Показания прибопор ‘а°Женця вы-
специальных люках, передаются Н*Р' ’ размеЩенных в
(см. главы 33 и 36) “ Кетчерский пункт
учитывать возможность подвода воды для промывки
резервуаров и баков. Устройство трубопроводов, резер-
вуаров и баков, постановка соответствующих задвижек
и других устройств должны обеспечивать независимое
выключение и опорожнение каждого резервуара и бака.
Спускные (грязевые) и переливные трубы от резер-
Рис. 14.6. Водо-
напорная бесшат-
ровая железобе-
тонная башня со
стальным баком
вместимостью 300
м3, высотой ство-
ла 21, 24, 30, 36
и 42 м
Рис. 14.8. Унифи-
цированные водо-
напорные сталь-
ные башни завод-
ского изготовления
(системы Рожнов-
ского) с баками
в м ести мостью 15,
25 и 50 м2, высо-
той ствола 12, 15
и 18 м
с — бйгшкл; б — бзш-
и я -коддана
1 — напорно-разно-
дящий стояк, d у=
=400 мм; 2—железо-
бетонный ствол; 3—
стальной бак: 4—
стальные лестницы и*
площадки; 5—пере
ливная труба, dy =
=200 мм; 5-фунда-
мент
Рис. 14,7. Водонапорная бес-
шатровая кирпичная башня со
стальным баком вместимостью
300 м3, высотой ствола 15; 18,
21, 24, 30 и 36 м
/—напорно-разводящий стояк,
rfy=400 мм; 2—кирпичный ствол;
3 — стальные лестницы и площадки;
4—стальной бак; 5—переливная
труба, rfy=200, мм; 5—фундамент;
7—напорный трубопровод; 5—пере-
ливная я сливная труба,
=200 мм
вуаров и баков производственного водопровода можно
присоединять к канализации любого назначения с раз-
рывом струи, а также к открытым каналам с установкой
в конце трубы клапана (хлопушки).
Спускные и переливные трубы от резервуаров и
баков питьевого назначения допускается присоединять
через гидравлический затвор к водосточной сети или к
открытой канаве с разрывом струи н установкой клапа-
на (хлопушки) на конце трубопровода. В случае прнсое-
динения к открытой канаве необходимо, кроме того,
устанавливать на котае трПкжфовода решетку с про-
зе рами 10 мм между прутьями. При невозможности опо-
рожнения резервуаров самотеком следует предусматри-
вать устройства, обеспечивающие откачку воды пере-
движными насосами.
Сечение переливного трубопровода и воронки на нем
в резервуарах и баках определяют из условия пропуска
разности расходов поступающей и забираемой из емко-
сти воды. Сечения подающе-разводящнх трубопроводов
с воронками на них назначаются по условиям пропуска
наибольших расходов; для обеспечения циркуляции эти
трубопроводы должны располагаться на разной высоте,
Потери напора, м, в трубопроводах
Я — Й14" А» + ^1»
ЧП:
(143)
Для осмотра, очистки и ремонта, а также для монта-
жа и демонтажа оборудования в резервуарах и баках
должны быть установлены люки и лазы со скобами или
с лестницами. Люки резервуаров с питьевой водой дол-
где Л1 — потери напора по длине трубопровода;
/ц— местные сопротивления (обычно 0.2—0,3 м);
Л5— скоростной напор при нзливе (обычно 0,1—
0,3 м).
Расчет воронки, устанавливаемой на конце перелив-
ной трубы, производится по формуле
р = 2л/?,я (14.4)
жны запираться на здмок,
В резервуарах, шатрах башен* и в покрытиях бес-
шатровых башен следует предусматривать вентиляцион-
ные устройства, перекрываемые сетками, а при необхо-
димости (при хозяиственно-пнтьевом водоснабжении) —
фильтры: число и размеры вентиляционных устройств
должны быть такими, чтобы была исключена возмож-
ность образования вакуума н чтобы был обеспечен по-
стоянный воздухообмен. При проектирований следует
ИЛИ
"в 2 л R*m > 2 g
где Q — расход переливающейся воды. м5/с:
/?» —радиус воронки, м, равный 0.75—1
трубы;
диаметру
114
РАЗДЕЛ II. Водопроводные сооружения
/г8— напор над краем воронки; Ла = 0,034-0,05 м;
т— коэффициент расхода, зависящий от отношения
Ав/Яв и формы воронки; = 0,254-0,5 (в сред-
нем 0,4);
g—ускорение свободного падения,, м/с2.
Диаметр спускного (грязевого) трубопровода зави-
сит от объема резервуара или бака, времени опорожне-
ния, разности отметок уровня воды и выпуска; обычно
этот диаметр равен 100—200 мм.
ГЛ А В А 15.
ВОДОВОДЫ И ВОДОПРОВОДНЫЕ СЕТИ
15.1. ОБЩИЕ УСЛОВИЯ
ТРАССИРОВАНИЯ ВОДОВОДОВ
И МАГИСТРАЛЬНЫХ ВОДОПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ
Водоводы и магистральные водопроводные сети дол-
жны, по возможности, проходить по кратчайшему на-
правлению на пологой местности, иметь минимальное
число искусственных сооружений и быть легко доступ-
ными для эксплуатации и производства ремонтных ра-
бот.
Трассы трубопроводов рекомендуется прокладывать
вблизи автодорог и проездов, прямолинейно, параллель-
но линиям застройки, вне бетонных покрытий; пересече-
ние проездов следует выполнять под прямым углом. Во-
допроводные линии, как правило, проектируют подзем-
ными. При теплотехническом и технико-экономическом
обосновании допускается наземная и надземная про-
кладка и прокладка в туннелях (как правило, совмест-
но с другими коммуникациями).
Водопроводные линии во всех грунтах, за исключе-
нием скальных плывунных и илистых, следует уклады-
вать на естественный грунт ненарушенной структуры,
выравнивая, а в необходимых случаях профилируя осно-
вание. В* скальных грунтах выравнивают основание сло-
ем песчаного грунта толщиной не менее 10 см над вы-
ступами, а также слоем супесей и суглинков с уплотне-
нием подсыпаемого слоя и доведением плотности скеле-
та грунта до 1,5 т/м3. В илистых и других слабых грун-
тах трубы укладывают на искусственное основание.
Уклон водоводов и линий водопроводной сети дол-
жен быть не" менее 0,001 по направлению к выпуску.
При плоском рельефе местности уклон можно умень-
шать до 0,0005.
Число линий водоводов назначают по технико-эконо-
мическим обоснованиям и принимают с учетом катего-
рии надежности подачи воды системой водоснабжения и
очередности строительства. Земельные участки для
строительства и капитального ремонта отводятся во вре-
менное краткосрочное пользование, а для размещения
колодцев и камер переключения — в бессрочное (посто-
янное) пользование. В зависимости от диаметра (до
400—2500 мм) и материала труб, глубины их заложе-
ния (до 7 м), числа трубопроводов в одной траншее
(одного или двух), а также от назначения используемых
земель ширина отводимых полос земель установлена от
20 до 82 м согласно СН 456-73. Размеры земельных уча-
стков, отводимых для размещения колодцев и камер пе-
реключения, должны быть не более: для колодцев ЗХ
ХЗ и, для камеры переключения 10ХЮ м. При выборе,
отводе и использовании земель должны соблюдаться
основы земельного законодательства СССР и союзных
республик, основные положения по восстановлению зе-
мель, нарушенных при проведении строительных и иных
работ. При использовании земель над подземными водо-
водами необходимо соблюдать меры по обеспечению со-
хранности водоводов.
Для снижения напоров водоводы и магистральные
линии рекомендуется трассировать по относительно воз-
вышенным отметкам местности (при этом следует учи-
тывать возможность возникновения отрицательного дав-
ления в трубах).
15 Д ТРУБЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ
Вода может подаваться по асбестоцементным, бетон-
ным, железобетонным, пластмассовым, чугунным, сталь-
ным, стеклянным л керамическим трубам. Выбирать ма-
териал и класс прочности труб для водоводов и водо-
проводных сетей следует на основании гидравлических,
технико-экономических и статических расчетов, с учетом
санитарных условий, агрессивности.грунта и транспор-
тируемой воды, а также условий работы трубопроводов
и требований к качеству воды.
Для напорных водоводов и сетей, как правило, при-
меняют неметаллические трубы: железобетонные напор-
ные, асбестоцементные водопроводные, полиэтиленовые
и др., а также чугунные напорные трубы.
Стальные трубы применяют:
при рабочем давлении более 1,2 МПа (12 кгс/см2);
для переходов под железными и шоссейными доро-
гами, через водные преграды и овраги;
в местах пересечения хозяйственно-питьевого водо-
провода с сетями канализации;
при прокладке трубопроводов по опорам эстакад;
при прокладке в труднодоступных местах строитель-
ства, в вечномерзлых, просадочных, набухающих и
заторфованных грунтах, на подрабатываемых террито-
риях н в карстовых районах.
Для железобетонных и асбестоцементных трубопро-
водов допускается применение металлических фасонных
частей.
Ниже приводятся основные сведения по трубам, наи-
более часто применяемым в системах водоснабжения.
А. Асбестоцементные трубы
К достоинствам асбестоцементных труб относится
устойчивая гладкость стенок и в связи с этим относитель-
но ббльшая пропускная способность, чем пропускная
способность металлических и железобетонных труб, ма-
лая теплопроводность, небольшая масса, коррозионная
стойкость, сравнительно низкая стоимость. Недостаток
этих труб заключается в малой сопротивляемости уда-
рам, в связи с чем требуется особая осторожность при
их транспортировании, хранении и укладке.
Асбестоцементные трубы разделяются на трубы для
напорных и безнапорных трубопроводов. Напорные тру-
бы для наружных водопроводов, в зависимости от тол-
щины и прочноста стенок, по ГОСТ 539—73 подразделя-
ются на три класса: ВТ6, ВТ9, ВТ12. Размеры и масса
труб указаны в табл. 15Л.
£?^2£Лоао8оды « водопроводные сети
115
Условный проход Внутренний дна1 d метр Наружный диаметр обточен- ных кон- цов D
ВТ6 ВТ9 ВТ12
100 104 100 96 122
150 146 141 135 168
200 196 189 181 224
250 244 235 228 274
300 289 279 270 324
350 334 322 312 373
400 381 368 356 427
500 473 456 i 441 528
ТАБЛИЦА 15.1
Толщина стенок об- точенных концов S Длина тр^бы Длина обточен- ных кон- цов 1 Масса 1 м трубы
ВТ6 ВТ9 ВТ12
ВТ6 В T9 ВТ! 2
9 И 13 2950 200 7.8 9,2 Ш,4
11,2 13,5 16,5 2950 200 12,9 15,2 17.9
14 17,5 21,5 2950 200 22.1 26,4 31.2
15 19,5 23 3950 200 28,4 35,9 41.1
17,5 22,5 27 3950 200 40,2 49.4 57.4
19.5 25,5 30,5 3950 200 50,9 63.7 74
29.5 35,5 3950 200 68,8 84.7 98.7
27,5 36 43.5 3950 200 101.6 127,3 149,2
напорная труба и соеди-
Рис 15.1. Асбестоцементная
нения труб
а — трубя; б —соединение ^tdoRhSo*^1”^"^0^
гупной муфтой; г ГЗ^уфм; »^ввновые «»«•
/ Тройник
Для соединения труб применяются асбестоцементные
муфты типа САМ (по ГОСТ 539—73) или чугунные
муфтовые соединения (по ГОСТ 17584—72). Последние
разделяются на муфты для соединения труб, тройники
для устройства ответвлений в полумуфты для присое-
динения фланцев арматуры и соединительных частей.
Муфтовые соединения уплотняют резиновыми манжета-
ми и кольцами. Выполненные соединения заполняют
снаружи цементным раствором. Наружные диаметры об-
точенных концов асбестоцементных труб должны быть
такими, чтобы можно было заделывать эти трубы в ра-
струбы чугунных труб.
На рис. 15.1 показаны асбестоцементная напорная
труба и соединения труб муфтами.
Для безнапорных трубопроводов можно применять
трубы с условным проходом от 100 до 400 мм, изготов-
ляемые по ГОСТ 1839—72.
Б. Железобетонные трубы
К достоинствам железобетонных труб относится
устойчивая, гладкая не подверженная коррозионному
обрастанию при транспортировании агрессивной воды (с
отрицательным индексом стабильности) поверхность и,
следовательно, высокая пропускная способность, долго-
вечность, меньший, чем при стальных и чугунных тру-
бах, расход металла. Недостатком нх является боль-
шая масса.
Трубы выпускаются напорные и безнапорные. Напор-
ные трубы изготовляют на заводах двумя методами:
виброгидропрессованием й центрифугированием. В
табл. 15.2 приведены данные по виброгидролресазван-
ным трубам, выполняемым согласно ГОСТ 12586 74.
На рис. 15.2 показана трубя и ее соединение.
До 1 января 1978 г. допускается изготовлять на
действующем оборудовании трубы условным диаметром
700 и 900 мм по имеющейся документации.
Трубы класса I предназначены для прокладки напор-
ных трубопроводов с расчетным внутренним давлением
1,5 МПа; класса II— 1 МПа; класса III—0.5 МПа.
116
РАЗДЕЛ II. Водопроводные сооружения
ТАБЛИЦА 15.2
МАРКА. КЛАСС И РАЗМЕРЫ (ММ) ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
НАПОРНЫХ ТРУБ, ИЗГОТОВЛЯЕМЫХ МЕТОДОМ
ВИБРОГИДРОПРЕССОВАНИЯ
Марка и клас труб С D 5 1 Dl D* I L (no- лезн.
ТН-50-1 TH-50-II ТН-50-П1 500 55 633 790 610 628 185 5000
TH-60-I TH-60-II TH-60-111 600 65 753 940 730 748 185 5000
TH-80-I ТН-80-П ТН-80-Ш 800 65 954 1152 930 948 195 5000
TH-100-I ТН-100-П ТН-100-Ш 1000 75 1174 1384 1150 1168 195 5000
TH-120-I ТН-120-П TH-120-J.il 1200 85 1396 1660 1370 1390 195 5000
TH-140-I ТН-140-П 1 ТН-140-Ш 1400 95 1 1616 1900 1590 1610 99a 5000
TH-160-I ТН-160-П I TH-160-III 600 105 1 840 2140 1810 1834 ^9-5 5000
ТАБЛИЦА 15.3
МАРКА, КЛАСС, РАЗМЕРЫ (ММ) И МАССА (Т)
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ НАПОРНЫХ ТРУБ, ИЗГОТОВЛЯЕМЫХ
МЕТОДОМ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ
Марка и класс труб D ’ D, D. г « L (по- лезн.) Масса (справоч- ный вес)
ЦТН-50-1 ЦТН-50-11 ЦТН-50-1 II 500 40 628 775 600 620 180 5000 1.43
ЦТН-60-1 ЦТН-60-II ЦТН-60-Ш 600 45 733 885 ► 705 725 180 5000 1,95
ЦТН-80-1 ЦТН-80-II ЦТН-80-Ш 800 55 948 1105 920 940 180 5000 3
ЦТН-100-I ЦТН-ЮО-П ЦТН-100-1П 1000 65 1168 1325 1140 1160 180 5000 4,14
ЦТН-120-1 ЦТН-120-II ЦТН-120-1II 1200 80 1399 1610 1370 1391 180 5000 6,12
ЦТН-140-1 ЦТН-140-II ЦТН-140- III 1400 90 1624 1835 1595 1616 180 5000 7,69
ЦТН-160-1 ЦТН-160-П ЦТН-160-1 п 1600 100 1849 2075 1815 1840 180 5000 9,63
Рис.
емая
15.2. Железобетонная напорная труба, выполняе-
соединечие
iWIr
резиновое кольцо
Трубы класса I предназначены для прокладки на-
порных трубопроводов с расчетным внутренним давле-
нием 1,5 МПа; класса II—1 МПа; класса III—0,5МПа.
Рис. 15.3. Же-
лезобетонная
напорная тру-
ба, выполняе-
мая методом
центрифуги р о-
вания, и соеди-
нение труб
/—сердечник; 2—
защитный слой;
3—(резиновое уп-
лотняющее коль-
цо; 4—упорный
буртик
В отдельных случаях при величинах внешних нагру-
зок, действующих на трубопроводы,’ менее расчетных и
при благоприятных условиях укладки труб, ; по согласо-
ванию потребителя с заводом-изготовителем, разрешает-
ся использовать трубы I, II и III класса на расчетные
внутренние давления, превышающие предусмотренные
не более чем на 0,3 МПа.
В табл. 15.3 приведены данные по железобетон-
ным трубам, выполняемым методом центрифугиро-
вания согласно ГОСТ 16953—71 по трехступенчатой
технологии. На ряс. 15.3 представлена труба и ее сое-
динение.
Прочностные характеристики напорных железобетон-
ных труб обоих видрв всех марок и классов, в зависи-
мости от условий прокладки трубопроводов (высоты
грунтовой засыпки и степени ее уплотнения, временной
подвижной нагрузки на поверхности земли, типа осно-
вания под трубопроводом и способа опирания труб на
основание), должны обеспечивать их укладку на глуби-
ну 2—4 м (верх трубопровода).
ТЪубы по ГОСТ 12586—74 и ГОСТ 16953—71 долж-
ны быть водонепроиицаемыми и выдерживать внутрен-
нее испытательное гидростатическое давление не менее
1,8 МПа для труб класса I; 1,2 МПа для труб класса 1г,
[^J^Bodoeodu и водопроводные сети
1П
0,6 МПа для труи класса Щ. для тр б
стованных по высшей категории качества. ,StLJ’uZ
водонепроницаемость должно проводиться S
2СГ'мПаЬНЬ'М ГВДравл,1Ческим Давлением нГ^Х“
Предусматривается выпуск железобетонных тпуГ,
внутренней пластмассовой облицовкой что ₽У
пропускную способность трубопроводов
емость их коррозии и зарастанию,
стальным сердечником.
железобетонные трубы условным проходом от 400
4000 мм, изготовляемые по ГОСТ 6482—71.
с
увеличит
и сопротивля-
а также труб со
могут применяться
до
В. Пластмассовые трубы
[Пластмассовые трубы выполняются из винипласта,
полиэтилена, ^фторопласта, фаолита и других материа-
лов. Эти трубы значительно легче металлических, мало-
теплопроводны, не подвергаются коррозии, зарастанию
и воздействию блуждающих токов. Ввиду особо глад-
кой поверхности гидравлические сопротивления этих труб
на 70—100% меньше, чем металлических, а пропускная
способность соответственно больше. Пластмассовые
трубы отличаются стойкостью по отношению к кисло-
там и щелочам. Монтаж трубопроводов из этих труб
сравнительно прост, так как они легко режутся, склеи-
ваются и свариваются. Недостатками таких труб явля-
ется невысокое сопротивление раздавливанию и боль-
шое значение коэффициента линейного расширения.
Ниже приводятся основные данные по пластмассо-
вым трубам.
Трубы винипластовые по ТУ 6-05-1573-72 выпуска-
ются на рабочее давление 0,25 МПа, условным диамет-
ром от 20 до 240 мм и на рабочее давление 0,6 МПа,
условным диаметром от 16 до 60 мм. Длина труб от 1
до 3 м. .
В табл. 15.4 дан сортамент полиэтиленовых труб,
выпускаемых в 1976 г. по ГОСТ 18599—73*.
Т А Б Л И Ц А 15.4
СОРТАМЕНТ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ТРУБ
У слов- Условный дна-
ное метр труб из по- Условный дна-
давле- Тип лиэтилена высо- метр труб из по-
нне. кой плотности, лиэтилена низкой
МПа мм плотности, мм
0,25 Легкий От 40 до 600 . От 20 до 130 » 25 » 150 » 20 » 115 » 4 » 115.
0,4 0,6 1 Среднелегкий Средний Тяжелый > 32 > 400 » 32 > 300 > 20 > 200
________________А мм
длиной 100 и 150^-200 м. Трубы
1_____________
го типа — также 8, 10 и 12 м.
поставляются в бухтах
диаметром 50 мм и вы-
до 40
Трубы диаметром
ше поставляются отрезками длиной 5,5 й 6 м, а тяжело
го типа — также 8, 10 и 12 м. > ___
Трубы фторопластовые по ТУ
ются на рабочее давление 0,25 ^Па иамет-
300 и 400 мм и на рабочее ^а^ение 0,5 МПа, Анаме
ром 50, 75 и 100 мм. Длина ФУб от 0,5 до З^бодае
трубы применяются для по МРТУ
агрессивных жидкостей. Трубы. ф^лито пйдленне
6-05-1,170-69 вылуокаются на рабочее диамет.
МПа, усланшлм Дяаме5^.^ маметоом 150 и 200 мм;
ром 250 и 300 мм; на МПа, диаметр ющ» дн-
« 0,5 МПа «амагрои 80 н 00 «м а ». « 0
аметром 32 и 50 мм. длина ipy
100 мы — 2 м, а больших диаметров — । м-
По ТУ 6-11-05-13-73 выпускаются стеклопластико-
вые трубы на рабочее давление 0,4 МПа, внутренним
диаметром 150 мм и длиной 6 м; по ТУ 6-11-162-70 —
бипластмассовые трубы на рабочее давление до
1,6 МПа, внутренним диаметром 100 мм и длиной 6 ic
В системах водоснабжения пластмассовые трубы
наиболее широко применяются для прокладок внутрен-
них трубопроводе® реагентного хозяйства в очистных
сооружениях, а полиэтиленовые также и для наружных
сетей водопроводов.
С увеличением сортамента пластмассовых труб с по-
вышенными давлениями и нагрузками расширяется об-
ласть применения этих труб в системах наружного водо-
снабжения.
Г. Чугунные трубы
Основное достоинство этих труб — долговечность
(100 лет и более). К недостаткам относятся большой
расход металла (примерно ц 1,5—2 раза выше, чем для
стальных труб), сравнительно невысокое допускаемое
внутреннее давление, хрупкость при динамических на-
грузках. Трубы выполняются раструбными из серого чу-
гуна методом стационарного литья в песчаных формах
(классы А и Б по ГОСТ 5525—61**) а методом центро-
бежного и полунепрерывного литья (классы ЛА, А и Б
по ГОСТ 9583—75).
В табл. 15.5 приведены основные данные по чугун-
ю поверхность труб на заво-
ным напорным трубам.
дах покрывают нефтяным битумом, что предохраняет
от ржавления и способствует
некоторому
повыш
пропускной способности вследствае уменьшения гидрав-
лических сопротивлений.
Чугунные раструбные трубы соединяются путем за-
делки стыков прядью и асбестоцементом (рис. 15.4).
Внутреннее испытательное давление смонтированного
трубопровода не должно превышать 1,5 МПа, а рабо-
чее давление допускается до 1 МПа в зависимое к и от
толщины стенок и внешних нагрузок. При глубине зало-
жения до 4 м и диаметре трубопровода до 300 мм
чительно, как правило, укладывают трубы класса ЛА.
Чугунные водопроводные трубы классов ЛА. А и Б,
диайрм 65, 80, 100. 150, 200, 250, 300 мм выпуска-
ются также по ГОСТ 21053—75.
Рис. 15.4. Чугун-
ная напорная рас-
трубная труба н
соединение труб
I — просмолежиая
прядь; асбесто-
цемент; 3—^изоляция
нефтебитумом
Этн трубы обладают высоксгерметнчными
с резиновыми уплотнительными “«ижетами. Длина РУ
лиаметоом 65 мм —2 м; диаметром 80 мм —Зм, дна
mSJSShOO и 150мм—3, 4 и 5м; диаметрами 200.
250 н 300 м — 4, 5 и 6 м.
118
РАЗДЕЛ П. Водопроводные сооружения
тлвлпцА 155
РАЗМЕРЫ (ММ) И МАССА (КГ) ЧУГУННЫХ НАПОРНЫХ ТРУБ
ГОСТ 5525—61’* ГОСТ 9583—75 **
толщина стен- масса 1 м тру- то лщнна стенки масса 1 м трубы " —1
Условный Наруж- ный диа- метр £>н кн S оы (оез раст- руба) S (без раструба)
проход D Класс '
А Б А Б ЛА А Б 1 ЛА А Б
50 66 7.4 8 9,9 10,6 • «— ] - -
65 81 •— •— — 6,7 7,4 8 11,3 12,4 13,3
80 98 7.9 8,6 16.2 17,5 7,2 7,9 8,6 14,9 16,2 17,5
100 118 8.3 9 20,8 22,3 7.5 8,3 9 18,9 20,8 22,3
125 144 8.7 9,5 26,8 29,1 7,9 8,3 8,7 9,5 24,5 26.8 29,1 36.4
150 170 9,2 10 33,7 36,4 9,2 10 30,5 33,7
200 222 10» 1 11 48,8 52,9 9,2 10,1 11 44,6 48,8 52,9
250 274 11 12 65,9 71,6 10 И 12 60,1 65,9 71,6
300 326 11,9 13 85,2 92,7 10,8 11,9 13 77,6 85,2 92^7
350 378 12,8 14 106,5 116,1 11.7 12,8 14 97,6 106,5 116,1
400 429 13,8 15 130,5 141,4 12,5 13,8 15 118,5 130,5 141,’4
450 480 14.7 16 157 169,1 —• —•
500 532 15.6 17 183,5 199.4 14.2 15,6 17 167,5 183,5 199.4
600 635 17.4 19 244,8 266.6 15,8 17,4 19 222 9 244,8 266,6
700 738 19,3 21 316 342,9 17,5 19,3 21 287,2 316 342.9
800 842 21.1 23 394,6 429 19,2 21.1 23 359,8 394,6 429
900 945 22,9 25 480,9 523,9 20,6 22,3 25 437,8 480,9 523,9
1000 1048 24,8 27 578 627,9 22,5 24,8 525,6 578 627,9
1200 1 1256 | 28.4 31 793,7 864,5 —— — — —
Примечание. Длина L изготовляемых труб составляет, м:
по ГОСТ 5525—61-** по ГОСТ 9583—75
диаметром 50 мм *...................• 2; 2,5
> 80 >....................; . 3; 4; 5
» , 100—150 мм «................>; 4; 5; 6
> 200—700 > ,..............4; 5; 6
> 800—1200 ».................4; 5; 6
диаметром ,63 мм
> 80 .
» 100— 150 м м
, 200—350 >
> 400—600 '>
> 700—1000 »
Чугунные труды и фасонные части к ним
2’ 3
. 3: *1
. 3; 4; 5; 6
• 4; 5; 6
* 1 г »; (>: 7; 9;
: 4;’ 5; b
Тадлица. 15.о
Наименование Эскиз Ha схемах в доку- пентф
Труда раструбная ЧВР
Тройник фланцевый П уТ- п Ph ТФ
Тройник раструбный — " ’ < W 1 2h^< TP
Тройник раструб-фланец T ТРФ
Крест фланцевый —Ц—Ц HE । КФ
Крест раструбный КР
Крест раструб-фланец КРФ
Выпуск фланцевый ВФ
Выпуск раструбный >T< ВР
Колено фланце Sue уф
Колено раструбное УР
Колено раструб - глад- кии конец УРГ
Отвод. раструбный ОР
Отвод раструб- глад- кой конец ОРГ
Переход /рланцебыйд . t " "“-F1 Хф
Переход раструб-фланец ХРФ
Наименование Эскиз Ha схемах b иеху пек- тих
Переход раструбный ' 1 r G
Переход раструб - гладкий конец - ХРГ |
Патрубок фланец-раструб 1—( ГМРР
ЛатрудЬк фланец - гладкой конец 1— ПФГ
Двойной раструб — jC ДР
ж Нуфта надвижная y=(. MH
Мурта свертная — Ио g g< MC
Заглушка фланцевая 1 ЗФ
Седелка фланцевая СФ
Седелка с резьбой CP
Пожарная подставка рас-, трубная ППР
Тройник раструб-фланец с пожарной подставкой пптрФ
Тройник фланцевый с по - тарной подставкой 1 ПКТФ
Крест фланец -раструб с пожарной подставкой Ш1КР9
Крест фланцебый с пожар- ной подставкой ЛПЮР
[^_^одоводь1 и водопроводные сети
11»
Узлы водопроводной сети и водоводов а так^ ™
вороты и примыкания трубопроводов ocvme^oJJ
с помощью чугунных фасонных частей, умз1нных п
табл- 15.6, или стальных фасонных частей
Д. Стальные трубы
Стальные трубы обладают высокой прочностью срав-
нительно небольшой массой, эластичностью, простыми
соединениями (сваркой). Недостатком стальных труб
общего назначения является большая подверженность
коррозии и зарастанию, вследствие чего внутренняя и
наружная поверхности их треоуют специальной защиты
Срок службы стальных труб, как правило, менее срока
службы чугунных, железобетонных и других труб. В
целях экономии металла применение стальных труб ог-
раничивается строгой необходимостью, оговоренной
СНиП 11-31-74.
По способу изготовления различаются сварные и бес-
шовные трубы. Сварные трубы делают с продольным и
спиральным швом. Бесшовные трубы применяют для
наиболее высоконапорных, ответственных и труднодо-
ступных трубопроводов. Трубы изготовляют из сталей
различных марок. Диапазон условных проходов от 5 до
1600 мм.
В табл. 15.7 приведены основные данные по сталь-
ным трубам, имеющим наибольшее применение.
Толщина стенок труб различна в зависимости от
стальных
ГОСТа, марки стали и назначенных по расчету условий
работы. Так, применение низколегированной стали мар-
ки 1 ю вместо СтЗ позволяет примерно в 1,5 раза
уменьшить толщину стенок и расход металла.
Предусматривается выпуск стальных труб с внут-
ренней и наружной пластмассовой и эмалевой облипав-
кой, что повысит пропускную способность стальных
трубопроводов и сопротивляемость коррозии и зараста-
нию.
При монтаже узлов водоводов и сетей употребляют
гнутые, штампосварные и сварные стальные фасонные
части, привариваемые к трубам. Для присоединения
различной имеющей фланцы арматуры к стальным тру-
бам и фасонным частям приваривают фланцы. Тип и
размер фланцев выбирают в соответствии с расчетным
давлением и сечением.
Е. Стеклянные трубы
Для некоторых трубопроводов находят применение
стеклянные термостойкие трубы, выпускаемые по ГОСТ
8680—73. Диаметр труб от 5 до 150 мм.
Ж. Фанерные трубы
В производственных водопроводах при надлежащем
обосновании применяют фанерные трубы (по ГОСТ
7017—76) марок Ф1, Ф2 и ФЗ. Диаметр труб от 50 до
300 мм.
ТАБЛИЦА 15.7
СВОДНЫЕ ДАННЫЕ ПО СТАЛЬНЫМ ТРУБАМ
гост 10704—63. Трубы стальные электросвар- ные. Сортамент 8696—74. Трубы сталь- ные электросварные со- спиральным швом об- щего назначения 532—64*. Трубы обсад- ные и муфты к ним 631—63. Трубы бу- рильные с высаженны- ми концами н муфты к ним 3262—75. Трубы сталь- ные водогазопроводные 8732—70. Трубы сталь- ные бесшовные .горяче- катаные. Сортамент 8734—75. Трубы сталь- ные бесшовные холод- нотянутые я холодно- катаные. Сортамент 11068—64. Трубы из не- ржавеющей стали элек- тросварные А 9940—72. Трубы бес- шовные горяч еде форми- рованные из коррозион- ностойкай стали 9941—72. Трубы бесшов- ные холодно- я теп л о де- формированные из кор- розиопностойкой стали Диаметр или условный проход, мм I . От 8 до 1420 > 159 > 1420 > 114 > 508 I > 60 * 168 1 » 6 * 160 >25 » S20 >4 >200 >8 » 16: >76 » 325 » 5 » 25 Область применения 1 Водоводы и сети водопровода То же ’ Водозаборы под- земных вод То же Сети в сооружени- ях я зданиях Трубопроводы жид- кого и газообразного 1 хлора и крепких -кислот То же Я Производственное водоснабжение. » реагентном хозяйстве для агрессивных ₽?£ ТВОрОВ, Дрея* фильтров умягченной ВОДЫ То же 0 >
15УСЛОВИЯ РАСЧЕТА
ТРУБОПРОВОДОВ НА ПРОЧНОСТЬ
При расчете трубопроводов систем водоснабжения на
прочность следует учитывать внутреннее давление воды,
давление грунта» временные нагрузки, атмосферное дав-
ление при образовании вакуума и внешнего гидростати-
ческого давления — в тех сочетаниях, которые оказыва-
ются наиболее опасными для труб из данного материала.
Статический расчет трубопроводов надлежит произво-
дить в соответствии с действующими нормативными до-
кументами по предельным состояниям, с учетом
данных о прочностных показателях применяемых труб.
Стыковые соединения трубопроводов» как правило,
должны быть равнопрочны с трубами.
Трубы следует проверять на устойчивость круглой
формы и на допустимую величину укорочения верти-
кального диаметра в разных условиях возможной стати-
ческой работы.
/5.4. ЗАЩИТА ТРУБОПРОВОДОВ
ОТ КОРРОЗИИ И ЗАРАСТАНИЯ
Трубопроводы систем водоснабжения могут подвер^
гаться коорозин как со стороны внешней среды, так и
в результате воздействия протекающей внутри труб в
дылГанболее страдают от коррозии стальные трубы.
Защиту подземных металлических труб от к°РРОзии
со стооойы внешней среды осуществляют двумя спосо-
бами- защита труб от почвенной коррозии — рациональ-
ный выбор трассы, изоляция труб, использование спе
и
Клип пл ионную активность грунтов по отношению к
углеродистой стали классифицируют ка«“®кую’ сред‘
wroP повышенную, высокую и весьма высокую.
120
РАЗДЕЛ II. Водопроводные сооружения
На подземных металлических трубопроводах необ-
ходимо применять защитные покрытия по стандартам и
нормативно-технической документации. утвержденной
Госстроем СССР. Для стальных трубопроводов, заглуб-
ленных непосредственно в грунт весьма высокой, высо-
кой и повышенной коррозионном активности, следует
помимо изоляционных покрытии осуществлять катодную
поляризацию.
На стальных трубопроводах, прокладываемых непо-
средственно в грунте на территории городов, населенных
пунктов и промышленных предприятий, должны приме-
няться защитные покрытия, соответствующие весьма
усиленному типу. Стальные трубопроводы, прокладыва-
емые непосредственно в грунте, подлежат защите от
коррозии, вызываемой влиянием электрифицированного
транспорта, независимо от коррозионной активности
грунтов.
Для электрохимической защиты стальных трубопро-
водов от коррозии применяют установки катодной, дре-
нажной и протекторной защиты.
Принципиальная схема катодной защиты внешним
током показана на рис. 15.5. От положительного полюса,
установленного на станции источника тока, по кабе-
лю 2 ток через анодный заземлитель поступает в грунт,
а затем направляется к трубопроводу. Через места по-
вреждения изоляции ток протекает по трубе, а затем
через присоединенный к точке дренажа кабель 8 посту-
пает к отрицательному полюсу источника тока. При ра-
боте установки катодной защиты анодный заземлитель
подвергается разрушению, так как ионы металла уно-
сятся в rpyHTj поверхность же трубопровода предохра-
няется от коррозии, поскольку получает отрицательный!
потенциал.
Рис. 15.5. Принципиальная схема катодной защиты
-внешним током
1 — источник тока; 2, 8 — кабели; 3 — заземлитель; 4 — пути то-
ка; 5—трубопровод; 6—места повреждения изоляции; 7—дренаж
Проектирование защиты трубопроводов от почвенной
коррозии и от коррозии блуждающими токами должно
проводиться на базе специальных изысканий.
Основными общими руководящими материалами для
проектирования защиты металлических трубопроводов
от коррозии, действующими на 1975 г., являются ГО СР
9.015--74, СН 266-63, «Инструкция по защите город-
ских подземных трубопроводов от электрохимической
коррозии*, справочник В.. И. Глазкова, А. М. Зиневича
и др. «Защита от коррозии протяженных металлических
сооружений* и Типовой проект Мосгазпроекта
№ 4.900-5-71.
При прокладке трубопроводе® параллельна путям
рельсового транспорта расстояние от труб до ближай-
шего рельса должно быть:
до рельса электрифицированной железной дороги —
не менее Юм;
до рельса трамвайной линии — не менее 2 м.
Для защиты от коррозии чугунные трубы покрывают
на заводах битумом; железобетонные трубы выполняют
из цементов специальных марок, а внешнюю поверхность
труб покрывают битумом или кузбасслаком.
Для предохранения от коррозионного воздействия
протекающей внутри труб воды, а также для борьбы с
зарастанием труб прибегают к соответствующей обра-
ботке воды — стабилизации (см. главу 27). Химическую
обработку воды выполняют и для борьбы с биологиче-
ским обрастанием труб.
При происшедшем зарастании и коррозии трубопро-
водов производится химическая и механическая прочист-
ка трубопроводов от продуктов коррозии и -юрастаппя.
После прочистки трубопроводы обрабатывают цемент-
ными растворами, создающими гладкое защитное по-
крытие.
15.5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ
И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИ И
РАСЧЕТЫ ТРУБОПРОВОДОВ
Л. Формулы и таблицы
для гидравлического расчета труб
Для гидравлического расчета водопроводных труб
следует применять Формулу
(15.1)
где i— гидравлический уклон (потеря напора);
Л — коэффициент сопротивления трения по длине;
dp — расчетный внутренний диаметр труб, м;
и — средняя по сечению скорость движения воды,
хм/с;
g — ускорение свободного падения, м/с2.
При подстановке в формулу (15.1) значений Л, отве-
чающих средним условиям эксплуатации после несколь-
ких лет работы трубопроводов, получены следующие
расчетные формулы, рекомендуемые ВНИИ ВОДГЕО
на основе исследований Ф. А. Шевелева для расчета не-
новых стальных и чугунных труб:
при 1,2 м/с (квадратичная область турбулентного
режима)
i = 0,001735 Q2/^'3,
Г'
(15.2)
где Q — расход воды, м3/с;
при v <1,2 м/с (переходная область турбулентного
.режима)
i = [0,00148 (1 Н-0,867/и)°-31 (15.3)
Г*
(Потери напора i могут быть также подсчитаны по
удельному сопротивлению А трубопровода, т. е. сопро-
тивлению на единицу длины при пропуске единичного
расхода:
i = 4Q2. (15.4)
Для неновых стальных и чугунных труб при
1,2 м/с
, А == t/Q2 = 0,001735/d3,3. (1Б.5)
Г
При скоростях движения воды, меньших 1,2 м/с,
в формулу (15.5) следует вводить, выраженную коэф-
фициентом Л: поправку на неквадратичность зависимо-
сти потерь напора от скорости движения воды. ,
При необходимости проверки гидравлических усло-
вий работы системы водоснабжения из только что про-
ложенных новых труб или, если приняты специальные
меры для предохранения труб от внутренней коррозии
и зарастания, потери напора следует ' определять по
формуле (154). принимая:
[^^^Водоводы и водопроводные сети
121
ДЛЯ HOBhlz
i
А --
стальных тру5
0,001314 /
/>.226
Р \
для новых чугунных труб
„ I 0,001190
и
2,36
и
Р
В тех I\ чаях, когда внутренняя птсп
подвергается усиленной коррозии или труб
напора могут ощутимо превысить ве1иХиТНИЮ’ ПОТери.
,.ь,е „о таС.™1И>, „ ,,p„!U«S
этому в расчеты вводят поправочные ^ффициенты
определяемые по натурным замерам или то =лм
эксплуатации аналогичной системы водоснабжения
ШИИ RO ПГРОЧеппК°Г0 paC4eTf асбсст°Цементных труб
ВНИИ БОНД LO предложена формула
( = 0,00091 (I -L -3JL \0,19 п- я.
dp'19 \ ° ) 15,}
Удельное сопротивление для асбестоцементных tdv6
при скорости и=1 м/с *
А= 0,001212/d®‘19.
(15.9)
заметного возрастания шероховатости трубопрово-
дов из асоестоцементых труб в процессе эксплуатации
обычно не происходит, поэтому указанными выражения-
ми можно пользоваться для расчета как неновых, так и
новых труб.
Гидравлический расчет пластмассовых труб ведут по
формуле
i = 0,00105 Q’;774/^'774. (15.10)
Г
Удельное сопротивление в этих трубах при скорости
V — 1 м/с
Я = 0,00Ш/4’226- (15.11)
Общие потери напора в трубопроводах длиной L бу-
дут:
H = iL = AKiQzL — SQ&. (15.12)
Скорость движения воды в трубах определяется вы-
ражением
4Q 1,276 Q
*4 4
(15.13)
Расчет стальных, чугунных, асбестоцементных» пласт-
массовых и стеклянных водопроводных труб ведется по
таблицам Ф. А, Шевелева (М.» Стройиздат, 1973).
Для расчета трубопроводов из железобетонных труб
заводского , изготовления можно применять формулы и
таблицы, составленные для гидравлического расчета не-
новых стальных и чугунных труб.
При наличии поворотов, задвижек и других местных
сопротивлений для определения полных АвтеРь иап0Р*
следует учитывать добавочную величину потерь напора
в трубопроводах» определяя ее по формулам» приведен-
ным в главе 7.
Общая величина местных сопротивлений протяженных
водоводов обычно не превышает 1—3% *
не, а в разветвленных сетях городских и с
щадочных водопроводов в среднем она состава
10% потерь по длине линяй.
__п~ ' расчетный внутртяай диаметр
—м; длина водовода £==5000 и. и
ХО.б7'4Яж5=“®Жм“Я ВОДЫ “° *°рмуяе (15.13) о=1.276Х
гелей) Формуле (15.12) я табл. III (см. таблицы ф А. Ше-
У->«том среднего значения местньаГтаиротквлешй
е?^. нав'5Ра В водоводе Я=5.32-5 1,02=27,13 и 1XJ,K8JICIUIR'
®И'р6Д'£ЛеН54И ЖТТбрЬ ВВИОра ПО УДАливмм cociTWYrti
Ф А СНиГЙО ^?муле <1S12> 8 w&r.
=О7 19 и*-*• а5*ЕУЧим: H=0,9«51.5roo,W-5«)01jQ2=
л, *, е, весьма близкую величину.
Б. Определение диаметра труб
водоводов и сетей с учетом
. экономического фактора
В результате технико-энономнческИх расчетов стои-
мости строительства и эксплуатации водопроводных ли-
ний определяются величины приведенных расходов для
выбора оптимального диаметра трубопроводов, с уче-
том их работы в случаях аварийного выключения от
дельных участков. Условия строительства и эксплуа-
тации линий характеризуются так называемым экономя-
(16.14)
где а и b — показатель степени и коэффициент в фор-
муле
С = Ь04-Ь^,
(15.15)
m — показатель стелена в формуле
24 365 ауК 86 000 о у.К
---- |0» ---5——_ ------!--
102 п(1/^ + Л) чЩТ + R)9
(15.16)
(15.17)
здесь <т —стоимость электроэнергии, руб/кВт-ч;
у — коэффициент неравномерности расходования
электроэнергии;
Tcjirit tti
т| — КПД насосных агрегатов, подающих воду;
Г — срок окупаемости трубопровода» годы;
R — сумма амортизационных отчислений, вклю-
чая затраты на капитальный ремонт, к от-
числений на текущий ремонт, % от строи-
тельной стоимости данной линии.
Величины, входящие в экономический фактор, могут
быть весьма различными. Обычно экюеоыичеекнй фактор
Э=054-1. *
В таблицах Ф. А. Шевелева выделены значения рас-
ходов воды Q, скоростей о и потерь напора на 1000 м,
которые дают экономически выгодные величины при
3=0,75, что отражает средние значения величин» ха-
рактерных для центральных и западных районов евро-
пейской части СССР. Для Сибири и Урала среднее зна-
чение Э близко к 0,5, для южных районов — к 1. Ука-
занные в этих таблицах предельные максимальные зна-
чения экономичных расходов воды н скоростей относят-
ся в основном к одиночным трубопроводам. При проек-
тировании целых систем водоснабжения с кольцевыми
сетями определение оптимальных значений расходов к
скоростей сложнее. Они зависят от всей совокупвостк
условий работы систем водоснабжения при нормальных
и аварийных режимах, поэтому должны определяться на
основе многовариантных расчетов и сравнений, проводи-
мых, как правило, с привлечением ЭВМ.
122
РАЗДЕЛ IL Водопроводные сооружения
В табл. 15.8 приведены величины экономических рас-
ходов, экономических скоростей и гидравлических ук-
лонов асбестоцементных труб, а в табл. 15.9 — неновых
стальных и чугунных труб при значении 3 = 0,75.
ТАБЛИЦА 15.8
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСХОДЫ, ЭКОНОМИЧЕСКИЕ
СКОРОСТИ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ УКЛОНЫ
АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫХ ТРУБ
Услов- ный проход мм Расчет- ный внут- ренний диа- метр мм Экономический расход Q, л/с Экономическая скорость V, м/с Гидравличес- кий уклон 1000 г, м на 1000 м
мини- максн- мал ъ- МОЛЬ- НЫЙ 1 ный мини- маль- ная макси- маль- ] ная J мини- маль- ный макси- маль- ный
ВТ9
100 100 5,4 9,2" 0,69 1,17 5.8 15,5
150 141 14,5 23.5 0,93 1,5 6,71 16.4
200 189 24 43 0,86 1,53 4,06 12
250 235 44 71 1,01 1,64 4,29 10,5
300 279 72 102 1.18 1,67 4,62 8.84
350 322 104 144 1,28 1,77 4,53 8,31
400 368 146 218 1,37 2,05 4,42 9,36
500 456 221 —360 1,35 2,2 3,33 8,31
100 150 96 135 5,4 14,5 втв 9,2 23.5 2 0,75 1,01 1,28 1,64 8,29 20,4
^0 181 24 43 0,93 1,67 5,02 14,9
250 228 44 71 1,08 1,74 4,99 12,2
300 270 72 102 1,26 1,78 5,43 10.4
350 312 104 144 1.36 1.88 5,29 9,72
400 356 146 218 1.47 2,19 5,2 11
500 441 221 —360 1,45 2.36 3,94 9,83
При значении 3=0,5 предельные экономические рас-
ходы воды выше для тех же сечений металлических
труб примерно на 14%, а для асбестоцементных при-
мерно на 10%. При значении 3=1 предельные эконо-
мические расходы ниже для тех же сечений металличе-
ских труб примерно на 11 %, а для асбестоцементных —
на 8%.
Так как при определении округленной расчетной ве-
личины экономического фактора в табл. 15.8 и 15.9 бы-
ли приняты средние значения отдельных составляющих
этого фактора, то для точного нахождения экономиче-
ски выгодного сечения трубопровода, что особенно важ-
но при проект
ании протяженных водоводов, следует
проводить глубокие технико-экономические сопоставле-
ния по нескольким вариантам. Как правило, целесооб-
разна рассматривать сечение при среднем значении эко-
номического фактора 3=0,75 (или ином, отвечающем
району строительства) и, кроме того, ближайшие боль-
шее и меньшее сечения.
По методике, приведенной в главе 39, следует срав-
нивать подсчитанные по каждому варианту водовода
(в тыс. руб.) стоимость строительства К, стоимость со-
держания персонала за год Сь стоимость электроэнер-
гии на перекачку воды по водоводу за год С2, амор-
тизационные отчисления за год С* стоимость текущего
ремонта за год С4 и прочие расходы за год С5.
По каждому варианту сечения трубопровода необхо-
димо составлять выражение приведенных капитальных
затрат
ТАБЛИЦА 15.0
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСХОДЫ, ЭКОНОМИЧЕСКИЕ
СКОРОСТИ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ УКЛОНЫ
НЕНОВЫХ СТАЛЬНЫХ И ЧУГУННЫХ ТРУБ
ПРИ СРЕДНИХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Услов- ный проход </в, мм Расчет- ный внут- ренний диа- метр dv’ мм Экономический расход <2- л/с Экономическая скорость о, м/с Гидравличес- кий уклон 1000 Z, м на 1000 м
мини- маль- ный макси- мал ъ- 1 ный 1 мини- маль- ная макси- маль- ная мини- маль- ный макси- маль- ный
114 8.3 11,75 0.81 1,15 12,6 24.1
100 , ,
102 5.9 9,3 0,72 1,14 11,7 27.2
133 12 16 0,86 1,15 11.5 19,7
125 —
127,2 9,4 14,5 0.74 1.14 9,19 20.5
150 158 16.5 21 0,84 1,07 8,79 13,8.
152,4 14,75 24 0,81 1.32 8,56 21.4
175 200 170 21,5 28,5 0,95 1.25 1,95 I 1б>9‘
209 29 47 0,85 1,37 6J6 1 15’4
202,6 24,5 43 0,76 1,33 5,27 15,2
250 260 48 72 0,9 1,36 5,25 11.3
253 44 73 0,88 1,45 5.13 13,5
300 311 73 104 0,96 1,37 4,66 9J5
304,4 74 106 1,02 1,46 5,32 Ю.7
363 106 140 1,02 1,35 4,29 7,31
350
352,4 108 146 1.П 1.5 5,16 9,3
400 414 142 185 1,05 1,37 3,82 6,36
401,4 148 196 U7 1,55 4,83 8,42
450 466 187 236 1.1 1,38 3,52 5,53
450,6 193 256 1,24 1,61 4,65 7.77
500 516 238 312 U4 1,49 3,31 5,63
500,8 258 352 1,31 1.79 4,51 8,4
600 616 316 440 1,06 1,48 2,3 4,38
600,2 356 530 1,26 1.87 3,29 7.29
700 706 445 580 1.14 1,48 2,2 1 3»69
699,4 540 730 1.41 1,9 3,36 6,15
800 804 590 780 1,16 1.54 1,93 1 3>35
799,8 740 960 1.47 1,91 3.1 5,22
900 904 790 980 1,23 1,53 1,85 1 2,84
899,2 970 1260 1,53 1,98 2,87 4,84
1000 1004 990 1340 1,25 1,69 1,66 1 3,05
998.4 1280 1720 1,63 2,2 2,86 5,17
1202 1360 1920 1..2 1,69 1,21 1 2,41
1 ViMi
• 1199,2 1740 -2900 1,54 2.57 2,01 5,57
1400 1400 1940 2460 1,26 1.6 1.1 1 1,76
— —* — — —
1500 1500 2480 2840 1.4 1,61 1,24 1,63»
—- —— — ~ — —
1600 1600 2860 —3600 1,42 1,79 1.18 1,86
— — — *“ *
Примечание. Над чертой указаны значения для сталь-
ных труб, под чертой —для чугунных.
K/ = K + (Cl + C8 + CI+C4 + CB) Т (15.18)
иля приведенных эксплуатационных расходов
= Ci 4-4* ^4 Ч* Ч*/С/Т, (15.19)
где Т — нормативный срок окупаемости, как правило,
равный 8ДЗ года.
Вариант сечения водоводов, по которому указанные
выражения имеют минимальные значения, является эко-
номически наивыгоднейшим.
схема
В. Расчет разветвленных
(тупиковых) водопроводных сетей
На рис. 15.6 представлена предварительная
разветвленной водопроводной сети с указанием номеров
точек, длины линий и расходов воды по ним. При рас-
чете такой сети обычно рассматриваются две задачи
а) определяются диаметры труб d и необходимы»
L^J^odoeoduu водопроводные сети
123
напор в начальной точке питания Н
свободному напору Ноа в конечных точка?-0
б) но заданным напорам ? ----------KdX’
конечны?; точках /7СВ
св в конечных точках** заданиомУ
' 1 в начальной точке н
определяются диаметры тру?
/10-100,45
И
Г. Расчет кольцевых
водопроводных сетей
Расчет кольцевых
колец и узлов должен
в ням:
водопроводных сетей для
удовлетворять следующим
всех
усло-
Клнзч обозначений:
= (15.20)
= (15.21)
Сосредоточенные расчетные расходы qG кольцевых
сетей, например для промышленных предприятий, при-
соединенных к сетям коммунальных водопроводов, от-
носятся к узлам. Путевые расходы по отдельным
участкам находятся по формуле
9 пут — Яо I >
где — удельный расход, л/с на 1 м:
2/
<7о =
(15.22)
(15.23)
для линий, для узлов
Рис. 15.6. Предварительная схема разветвленной сети
10-100,45
110,4 5-10
10-100
110,45-10,45
/125-200
10-2,06-0,79
10-101
111,53-10,53
/ 125-250
30-102
112,51-10,51
J25-250
10-2,51-0,79
i 45-104 20-100
10-100
110-10
У104,04-10,04 ' 110,95-10,95
125-300
10-2,51-0,79
i
I
50-105
115,34-10,34
—*-------------<7 .
10-3,09-0,79
Ключ обозначений:
для линий для узлов
6—1 Яиз~~ %
^-^5
НО
Рис. 15.7. Расчетная схема разветвленной сети
В тех случаях, когда путевые расходы воды сосре-
доточены в определенных точках, расчет ведется по
сумме транзитных и путевых расходов воды от конеч-
ных к начальным точкам. При путевых расходах, рас-
пределенных по всему участку, они делятся пополам с
отнесением каждой половины к точкам участка
Результат вычислений переносится на расчетную
му разветвленной сети.
На рис. 15.7 показан пример расчетной схемы^развет-
вленной сети, составленный применительно К5ЛУ’’ птЯя-
при заданном свободном напоре Но; в н аибол ееД
ленной точке 1 равном 10 м и в точках 4,5,6,
к 10 м, с учетом отметок поверхности земл . А Р
труб d даны в мм; длины линий / в £ п —в м/с*
в л/с; потери напора h — в м; скорость и зеы’
узловые расходы <?у« — в л/с; отметки по р
ли г — в м; пьезометрические отметки Н, - в м, сво
бодные напоры Ясв — в м.
здесь S? — общий расчетный расход, л/с;
— сумма сосредоточенных расходов, л/с;
2/ — общая длина участков линий сети, м.
Путевые расходы, распределенные по всей длине со-
ответствующих участков сети, для удобства расчетов
приводятся к узловым расходам делением на две рав-
ные части. Общий расчетный расход с я каждого
участка складывается из транзитного расхода дтр и по-
ловины путевого расхода ^пут. Следовательно,
9расч = 9тр + 0,5 9нут« (15.24)
В начале расчета сети для каждого режима работы
предварительно намечают целесообразное направление
потоков воды и величину расходов. На предварительной
схеме сети (рис. 15.8) указывают номера узлов, длину
линий н геодезические отметки узловых (и резко от-
личающихся по топографии промежуточных) точек.
OD
Ряс. 15.8. Предварительная схема кольцевой сети
ы “
^peSpy. Р’“М0’-
124
РАЗДЕЛ IL Водопроводные сооружения
добиваются получения расчетных результатов, удовлет-
воряющих формулам (15.20) и (15.21).
Расчет сетей производится по различным методам,
предложенным Н, Н. Абрамовым, М. М. Андрияшевым,
В. Г. Лобачевым. Л. Ф. Мошнпным, Ц. .П, Сироткиным
и др. По наиболее употребительному в практике «руч-
ного расчета кольцевых сетей методу М. М. Андрия-
шева увязка сетей или снижение разницы потерь напора
по контуру кольца или группы колец достигается путем
повторных расчетов, при которых в замкнутый контур
вводятся увязочные расходы, уменьшающие потери на-
пора в перегруженных и увеличивающие потери напора
в недогруженных участках сети. Расчетные данные для
наглядности наносятся на схему сети.
Расчет ведется в следующем порядке:
1) по принятым величинам d и I для каждого расче-
та находят удельное сопротивление А и определяют
сопротивление участка S=AKi/;
2) по величинам q и S вычисляют потери напора по
отдельным участкам, кольцам и всей сети, пользуясь
формулой h—Sq2;
3) значения величин невязок потерь напора Ай по
кольцам сети определяют по формуле
= 2 (4-й) +5 (— й); (15.25)
4) величины поправочных (увязочных) расходов
по отдельным кольцам и сети определяют по фор-
муле
д9=?£рАЛ (15.26)
4 22Л
7,1-21
/ /59^6 -18,66
150 -500
11,01-2,66-0,62
150’500
14,59-4,41-0,02
для линий
d-L
15,2-20
сЗазнаиемий.
для узлод
Нг-Н&
где ?Ср — средние арифметические значения расходов
по кольцу:
?1 + + • + .
п
(15.27)
Бй— арифметическая сумма потерь напора по
всему кольцу (без учета знаков).
Предварительные расчетные расходы по участкам се-
ти корректируют на величину увязочного расхода и
повторно определяют потери напора по участкам и не-
. вязки по кольцам и сети. Расчет ведут' до тех пор, пока
величины невязки по кольцам для периода максималь-
ного водоразбора не будет менее 0,5 м, а для периода
максимального водоразбора и пожара — менее 1 м. Не-
вязка по объемлющему контуру сети должна быть менее
1,5 м. Результаты расчета наносят на схему (рис. 15.9).
При наличии в объекте водоснабжения районов с
различной нормой водопотребления определение удель-
ных, а следовательно, и путевых расходов воды по сто-
ронам колец производится отдельно для каждого рай-
она. Длину расчетных сторон колец в коммунальных во-
допроводах рекомендуется принимать 500—1500 м.
При выключении одной линии кольцевой сети подачу
воды на хозяйственно-питьевые нужды по остальным
линиям допускается снижать на 30—50% в зависимос-
ти от числа точек питания сети, а в наиболее неблаго-
приятной точке — не более чем на 75% расчетного
расхода, причем свободный напор в этой точке должен
быть не менее 10 м; общую подачу воды на объект до-
пускается снижать не более чем на 30%. Допустимое
снижение подачи воды на производственные нужды
следует определять из расчета работы предприятия по
аварийному графику. При расчете сети на пожароту*
шение выключение линий кольцевых сетей не учиты-
вается.
. Гидравлический расчет больших сетей крупных объ-
ектов, а также систем водоснабжения в целом весьма
трудоемок и, как правило, производится на электронно-
вычислительных машинах.
Рис. 15.9. Расчетная схема кольцевой сети
15.6. СОВМЕСТНАЯ РАБОТА ВОДОВОДОВ
С НАСОСНЫМИ СТАНЦИЯМИ,
РЕГУЛИРУЮЩИМИ ЕМКОСТЯМИ И СЕТЯМИ
Гидравлические расчеты водоводов следует вы-
полнять, учитывая совместную работу их с насосными
станциями, напорно-регулирующими емкостями и сетя-
ми. Создаваемый в водоводе напор связан с подавае-
мым расходом зависимостью:
Hb = Hq + SQ\ (15.28)
где Нц — расчетный напор в водоводе, м;
Нв — геометрическая высота подъема, м;
S — гидравлическое сопротивление при подаче
расчетного расхода, м/м;
Q — расчетный расход воды, м3.
Графическое отображение зависимости (15.28) дает
характеристику работы водовода (кривую Q-— Н).
Складывая абсциссы отдельных кривых (Q—Н), полу-
чаем кривые характеристики работы нескольких насо-
сов.
При совмещении графиков характеристик водово-
дов и насосов получаем точки пересечения кривых,
дающие значения «напора и расхода при совместной ра-
боте одного или нескольких насосов, одной или не-
скольких ниток водоводов. При проектировании водо-
проводов подбор насосов и водоводов следует вести
так, чтобы точки, показывающие совместную работу,
отвечали оптимальным, наиболее экономичным усло-
виям строительства и эксплуатации системы водоснаб-
жения.
На рис. 15.10 представлен график, на котором
показаны характеристики работы одного и двух одина-
ковых насосов совместно с одной и двумя одинаковы-
ми нитками водоводов (линии 1 и 2) при подаче раз-
личных расходов. Точки А, Б, В и Г фиксируют усло-
вий совместной работы.
15. Водоводы и водопроводные сети
125
Построением и совмещением хапя«т<>„
дов и насосов можно устанавливать ристик водово-
вЫбранных насосов и водоводов лл« ре*им Работы
ходов л напоров, определять услопиЗребуемых Рас-
работы насосов одинаковых и пазны» параллельной
вопросы о снижении расхода воды пои я^рок’ решать
доводах, рассматривать особенности пА риях на во’
нескольких ниток водоводов одинакового ?ЫОЯ?“°Й и
сечения ит. д, ° И различного
Рис. 15.10. График совместной работы насосов и водо-
водов
/—характеристика работы одного насоса; // — то же, двух на-
сосов при параллельной работе; 1 — характеристика водовода
с сопротивлением Sj; 2—то же, при увеличении сопротивле-
ния до /1—точка наиболее экономичной работы одного
^насоса при сопротивлении Si; Б—то же, при параллельной
работе двух насосов; В и Г — то же, при увеличении сопро-
тивления до Sx; HQ — геометрическая высота подъема;
бмЖАУ ист°чниками и насосными станциями, должны
Обоснованы объемы и выбранные отметки распо-
ложения регулирующих емкостей, а также проверены
напоры, возникающие в основных точках всей системы
водоснабжения.
Благодаря способности саморегулирования центро-
бежных насосов получили распространение системы
оезоашенного водоснабжения, т. е. системы без регу-
лирующих емкостей. Они наиболее конкурентоспособны
по технико-экономическим показателям в том случае,
если работают в течение суток практически равномер-
но (производственные водопроводы) или же имеют
эпизодическое действие. По мере внедрения насосов с
регулируемой частотой вращения диапазон примене-
ния безбашенных систем расширяется.
Создание наиболее равномерной нагрузки водово-
дов и магистральных сетей способствует уменьшению
их сечения, снижению напоров, расхода электроэнер-
П1н и приводит к значительному экономическому эф-
фекту. При проектировании систем водоснабжения
следует рассматривать различные способы подачи и
распределения воды: с установкой регулирующих ем-
костей со станциями подкачки; с подачей воды в ем-
кости по магистралям, временами отключаемым от
разводящей сети; с постановкой дросселярукмцйх
устройств и т. д. В ряде случаев целесообразно напор*
но-регулирующие емкости заменять безнапорными со
станциями подкачки, поскольку расположение таких
установок не зависит от топографии местности. Про-
ектирование систем водоснабжения требует многова-
риантного анализа их работы в различных условиях.
Проведение таких анализов, сопровождаемых технико-
экономическими сравнениями, трудоемко и обычно
ЕЖ»
производится с помощью алектронно-вычнслжтельных
машин.
— напоры в точках Я, Б, В и Г
157. РАСЧЕТ
И ОБОРУДОВАНИЕ ВОДОВОДОВ
Технико-экономические и гидравлические расчеты
работы всей системы водоснабжения должны быть
проведены по очередям развития. Объем этих расче-
тов определяется особенностями рассматриваемой си-
стемы и должен быть достаточным для обрснованного
выбора оптимального варианта. Число расчетных слу-
чаев совместной работы насосных станций, водоводов,
сети и регулирующих емкостей следует принимать в
зависимости от сложности системы водоснабжения для
периодов:
максимального часового расхода в сутки макси-
мального водопотребления;
минимального часового расхода в сутки максималь-
ного водопотребления (максимальное поступление во-
ды из сети в регулирующие емкости);
максимального часового расхода с учетом подачи
воды в расчетные точки пожаротушения.
Кроме того, рекомендуется проводить расчет на
периоды:
среднего часового расхода в сутки среднего недопо-
требления'
минимального часового расхода воды в сутки ми-
нимального водопотребления;
подачи воды при аварийных вы^гоченв”*
ков сети, при этом необходимо учитывать допустоо"
степень снижения подачи воды и напора при
чении линий сети (см. п. 15.5).
По результатам расчета совместной Ра_-^ые^^стей
Дов, сети, насосных станций и насос-
должны быть составлены графики п0^иивс?а<5атыва-
ными станциями н графики Л^^^фикамж должно
«ия регулирующих емкостей. Этими графи
быть подтверждено принятое распределени ГРУ3
Д. Число водоводов
и их расположение
Число линий водоводов следует назначать на осно-
вании технико-экономических расчетов,' учитывая все
мероприятия, необходимые для обеспечения беспере-
бойной и экономичной работы системы водоснабжения,
и ближайшие перспективы ее расширения.
При прокладке водоводов в одну линию должен
быть предусмотрен запас воды на время ликвидации
аварии на водоводе в соответствии с табл. 15.10.
ТАБЛИЦА U 10
РАСЧЕТНАЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЛИКВИДАЦИИ
АВАРИИ
Время, ч, необа авлржж. пр* оджмое для дяквждацжя глубмие зыюжеши труб» мм
Диаметр труб, мм до з более 2
До 400 400—1000 Боме ЮОО В 12 12 18 24
В зависимости от материала н диаметра труб, осо-
бенностей трассы надсводов, условий прокладю< труб,
наличия дорог, транспортных средств средствлик-
видации аварий указанное в табл. 15.10 время может
быть изменено, но должно приниматься не менее я.
126
РАЗДЕЛ IL Водопроводные сооружения
При параллельной прокладке нескольких ниток во-
доводов расстояние между трубами следует принимать
из условия производства работ, обеспечения защиты
смежных трубопроводов при аварии на одном из них,
в зависимости от материала труб, внутреннего дав-
ления и геологических условии, но оно должно быть
не менее 0,7 м при диаметре труб до 400 мм, 1 м при
ш диаметре труб 400—1000 мм и 1,5 м при диаметре
труб более 1000 мм (расстояние от водоводов до дру-
гих коммуникаций и сооружений см. в п. 15.10).
Длину ремонтных участков водоводов, укладывае-
мых в две нитки и более, при отсутствии переключе-
ний между линиями следует принимать не более 5 км;
при наличии переключений — равной длине участков
между переключениями; при прокладке водоводов в
одну линию — не более 3 км.
Если транзитный расход в водоводах и магистра-
лях составляет не менее 80% суммарного расхода,
допускается устройство сопроводительных линий для
присоединения попутных потребителей. При ширине
проездов более 20 м допускается прокладка дублиру-
ющих линий, исключающих пересечение проездов вво-
дами. В этих случаях пожарные гидранты следует
устанавливать на сопроводительных или дублирующих
линиях.
На водоводах при необходимости устанавливают:
задвижки для выключения ремонтных участков; кла-
паны для впуска воздуха; вантузы для выпуска возду-
ха; выпуски для сброса воды при выключении ремонт-
ного участка и для промывки перед сдачей в эксплуа-
тацию или после проведения ремонтных работ; лазы;
компенсаторы; обратные клапаны или клапаны других
типов автоматического действия для выключения ре-
монтных участков; аппаратуру для предупреждения
недопустимого повышения давления при гидравличе-
ских ударах; аппаратуру для указания мест повреж-
дения и передачи соответствующих сигналов на
диспетчерский пункт; устройства для измерения расхо-
дов воды и напоров.
На самотечно-напорных водоводах надлежит соору-
жать разгрузочные камеры или устанавливать аппара-
туру, предохраняющую водоводы (при всех возмож-
ных режимах работы) от повышения давления выше
предела, допустимого для принятого типа труб. Водо-
воды необходимо оборудовать устройствами и уста-
новками, предохраняющими трубы от коррозии и за-
растания. Для проведения осмотра, ремонта, замены
оборудования, а также для быстрой ликвидации ава-
рий к водоводам должен быть обеспечен удобный до-
ступ.
Б. Переключение водоводбв
Переключения водоводов выполняются для того,
чтобы при выключении поврежденных участков линий
потребителям подавался необходимый (как правило,
несколько уменьшенный) расход воды. Число переклю-
чений между водоводами должно обеспечивать при
выключении одного водовода или его участка сниже-
ние подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды не
более чем на 30% расчетного расхода, на производ-
ственные нужды — по аварийному графику. При этом
необходимо учитывать возможность использования
запасных емкостей и резервных насосных агрегатов.
Подача воды для тушения пожаров должна быть во
всех случаях обеспечена полностью.
Число переключений в соответствии с допустимым
снижением подачи воды определяют из графика сов-
местной работы насосной установки и водоводов в
аварийных и нормальных условиях, при равенстве
потерь напора в обоих случаях. Отношение аварийно-
го расхода воды QA к нормальному Q выразится урав-
нением
QJQ = I ж; = (15.29)
где 3 — потери напора в системе водоводов;
— потерн напора в системе водоводов при ава-
рии;
сс — коэффициент, зависящий от числа переклю-
чений или числа равных участков водоводов;
при двух параллельных линиях водовода
одинакового диаметра и длины с равной
длиной участков между переключениями ко-
эффициент а— 14-3/н (н—число участков),
а' при трех линиях водоводов — а = 14-’
.+5/(4 п).
Отношение аварийного расхода к нормальному при
разном числе участков переключений одинаковой дли-
ны на водоводе из двух ниток, работающих при по-
стоянном напоре насосов, имеет следующие значения:
Число участков переключений . . . О м 3 4 5 6 7 8
«а /<? 0,63 0,71 0,76 0,79 0,82 0,84 0,85
Ввиду особенностей местных топографических и
других условий расстояния между переключениями
обычно не бывают точно равными между собой. По-
этохму число переключений и величину аварийного
расхода приходится уточнять подбором, принимая, что
повреждение произойдет на наиболее протяженном
участке.
В. Защита водоводов
от гидравлических ударов
Гидравлический удар на водоводах может привести
к значительным авариям. Между изменениями напора
и скоростью воды в трубопроводе существует зависи-
мость, выражаемая формулой
Д/7 = — Ду, (15.30)
g
где АН — изменение напора, м;
а — скорость распространения волн изменения
напора, м/с;
' g— ускорение свободного падения, м/с2;
Ди — изменение скорости движения воды, м/с.
Наиболее значителен и опасен гидравлический удар
в водоводах большого сечения, уложенных с большой
высотой подъема при профиле со значительными изло-
мами. При понижении напора, происходящем при
гидравлическом ударе, в водоводах могут образовы-
ваться пространства с разрывом * сплошности потока,
заполненные воздухом и парами воды.
Увеличение напора в водоводе при гидравлическом
ударе может быть весьма значительным. Так, напри-
мер, в условиях образования разрывов сплошности по-
тока воды напор, Н при отсутствии средств защиты
может возрастать до
Н =*av0lg + 3H0, (15.31)
где а'— скорость распространения волн изменения на-
пора округленно равная для металлических
труб’ 600—1300 м/с и для асбестоцементных
труб 300—700 м/с;
р0 — скорость движения воды в водоводе до уда-
ра, м/с;
— статический напор в водоводе, м.
----5/^* Водоводы и водопроводные сети
m
Повышение давления при гилпав„
надлежит определять расчетом и PnSX°M ударе
основе меры защиты, позволяющие на Г°
принятые по величине рабочего давления п™ трубы>
труб более высокого класса прочим™ ™?рйМенение
тех случаях, когда увеличениеХм™ТЙЯЗаГся В
стоимости мероприятий, необходимых для ^ашитТ^
гидравлического удара. д я за1Диты от
Защиту систем водоснабжения от гиппа»„„
удара надлежит предусматривать для Хтаев^внТ
запного выключения из работы насосов, “Ймюшето
прекращение подачи воды; быстрого закрывай™ За-
творов (задвижек) при выключении водовода в целом
или отдельных его участков; открывания или заквы
вания оыстродеиствующеи водоразборной арматуры
Мерами защиты от гидравлических ударов вызы-
ваемых внезапным выключением насосов являются*
установка на водоводах клапанов для впуска и за-
щемления воздуха, установка на водоводах обратных
клапанов, расчленяющих водовод на отдельные уча-
стки с небольшим статическим, напором на каждом из
них; сброс воды через насосы в обратном направлении
при их свободном вращении или полном торможении;
установка в начале водоводов на напорной линии
насоса воздушно-водяных камер (колпаков), смягча-
ющих удар, а также сооружение водонапорных колонн
и башен.
При соответствующем обосновании для защиты от
удара допускается также применять: установку предо-
хранительных клапанов и клапанов-гасителей; сброс
воды из напорной линии во всасывающую; впуск воды
в местах возможного образования разрывов сплошно-
сти потоков в водоводе; установку глухих диафрагм,
разрушающихся при повышении давления сверх до-
пустимого предела; использование насосных агрегатов
с большой инерцией движущихся масс.
Защита трубопроводов от повышения давления, вы-
зываемого закрыванием затвора/(задвижки), должна
обеспечиваться увеличением времени этого закрывания.
Если продолжительность времени закрывания затвора с
принятым типом привода недостаточна для предот-
вращения недопустимого повышения давления, то сле-
дует принимать дополнительные меры защиты (уста-
новку предохранительных клапанов, воздушных колпа-
ков, водонапорных колонн и др.).
Выбор и расчет мер защиты рекомендуется прово-
дить по «Указаниям по защите водоводов от гидрав-
лического удара» и «Руководству по расчету средств
защиты водоводов от гидравлических ударов», разра-
ботанным ВНИИ ВОДГЕО.
Г. Установка вантузов, клапанов,
выпусков, лазов, компенсаторов
Вантузы для выпуска воздуха следует Рас^1га^
в диктующих повышенных точках перелома'
линий, а также в местах установки кла"^°^я.
впуска воздуха. Вайтузы допускае^я Д! п?жиме оа-
вать в тех .случаях, когда при н0Р”алая р воздуха
боты водовода или сети обеспечивав
потоком воды. у» илттлй из пе—
Воздух в водоводы поступает вместе с водой^и Р *
зервуаров, иногда через отдельные •
основном в результате выд<Дана иэменения давления
прохождении по трубопроводам и происходит
и температуры. При Уменьше”Ир ^оздуха. При повы-
выделение растворенного в воде У* воздуха
шении температуры воды растворимость в ней в ад
снижается. условиях рекоменду-
Диаметр вантузов в средних уело днамртром д0
ется принимать: 25 мм при т₽у 500 мм и бо-
500 мм и 50 мм при трубах диаметром
При соответствующем обосновании можно устанав-
ливать вантузы других размеров. На линиях большого
сечения рекомендуется ставить двойные комбиниро-
ванные вантузы, служащие как для выпуска, так и для
впуска воздуха.
Если необходимость постановки вантузов может
быть установлена только в процессе эксплуатации во-
доводов и сетей, допускается взамен их временно ста-
вить патрубки с задвижками (кранами) диаметром
50 мм.
Клапаны автоматического действия для впуска
воздуха должны устанавливаться в' повышенных точ-
ках профиля и в верхних частях ремонтных участков
водоводов и сети для исключения возможности образо-
вания в трубопроводе вакуума, величина которого
превышает расчетную для принятого типа труб. Если
величина вакуума не превышает допустимой для при-
нятого типа труб клапаны для впуска воздуха в верх-
ней части каждого ремонтного участка могут быть с
ручным приводом.
Для впуска больших количеств воздуха могут при-
меняться вантузы с двойными клапанами и противо-
воздушные пружинные клапаны (см. п. 15.12).
В дополнение к вантузам и
для выпуска и впуска воздуха,
замена рекомендуется установка
ками.
Диаметр воздуховыпускного
отверстия вантуза или клапана
из выражения
клапанам, служащим
к как временная их
патрубков с задвиж-
или воздуховпускного
может быть найден
(15.32)
d^DVl^i
где D—диаметр трубопровода, м;
П1—скорость движения воздуха в отверстии ван-
туза или клапана, п^50 м/с;
бопроводе при его наполнении или опорож-
нении, м/с;
воздуха
окончании
устанавливается по опыту и в среднем для
сети может быть принято равным 0,6—0,8, а
для водоводов — 0,9—1; при расчете отвер-
стий клапанов для впуска воздуха на водо-
водах рекомендуется принимать 1-
Вантузы, клапаны я патрубки с задвижкам^ уста-
навливают на вертикальных отростках водоводов (дна-
метр отростков 0,5—0.7 D).
Выпуски, служащие для сброса воды, следует ус-
танавливать в пониженных точках каждого ремонт-
ного участка трубопровода, а также в местах, приня-
тых для промывки трубопровода перед сдачей^
эксплуатацию по
ремонта.
Диаметр выпусков и устройств для впуска ®“®У^
должен обеспечивать опорожнение участков водоводов
и сета в течение не более 2 ч. Конструкция " оете®^
выпусков предназначенных для промывки трубоаР°'
водТ должны гарантировать создание в
скорости движения воды не менее 1,1 мак^“*а*“_
раиодГ^мки^Во^n«yie промывкн следует отводить
в ближайший водосток, канаву, оаРаг отеком до_
отвеет,I •» »°« ™ ’’Хеи с S°y»wl>
пускается сбрасывать вод> »
откачкой.
лее.
РАЗДЕЛ IL Водопроводные сооружения
Выпуски рассчитываются по формулам А. А. Су-
рина, выведенным для ремонтных участков длиной до
1,5 км при длине водовыпускных труб более 2 м и
при отношении диаметра выпуска к диаметру водово-
да около 0,3. На рис. 15.11 рассмотрены три расчетные
схемы выпусков.
где
С,
(15.38)
Рис. 15. Ы. Схемы для расчета выпусков
/—вантузы; 2—выпуски
Схема I. Выпуск воды производится по трубе диа-
метром длиной ZB из одного участка водовода ди-
аметром d, длиной £ь под напором Яь
Продо.лжнтелвность опорожнения, с,
Л = 2/СГМ/ГЯГ. % (15.33)
Максимальная скорость движения воды при опо-
рожнении, м/с,
- v^VHjCu
(15.34)
где
(<W* (1 + Хв/B/dB) + 1,3
-----,----- . - - i.i ~ ---- - II - ___ -»
(15.35)
здесь Лвг— коэффициент сопротивления трубы выпус-
ка:
Диаметр трубы, ми Диаметр тру- бы, мм Ч
100 0,040 350 0.027
125 0,039 400 0,025
150 0,037 500 0,023
200 0,036 600 0,021
250 0,031 750 0,020
300 0.029
Схема II. Выпуск воды осуществляется по трубе
диаметром dBt дливбй из двух участков водовода
диаметром dt длиной Ц и Л3, под одинаковым напо-
ром
Продолжительность опорожнения, с,
т2 = 2 Ус2щун2. (15.36)
Максимальная скорость движения воды при опо-
рожнении, м/с,
(15.37)
п
Схема 111. Выпуск воды производи гея по трубе
диаметром длиной /в из двух участков водовода
одинакового диаметра d, длиной L2 и L-^ при разных
напорах Н\ и /Л.
Продолжительность опорожнения обоих участков, с,
т3 = 2 ) о Я? - I Ж» + 2 Г С2 (15 39)
Z7! 1 По
Максимальная скорость движения воды при опо-
рожнении обоих участков, м/с.
с’ ) /ЛТСГ. (15.40)
Значения Ci и С2 вычисляются как указано выше.
Расстановка и расчет вантузов и клапанов для
впуска воздуха должны быть взаимно увязаны.
Лазы, как правило, следует располагать на трубах
большого диаметра по обоим концам каждого ремонт-
ного участка и в местах установки выпусков.
Компенсаторы надлежит устанавливать:
на трубопроводах, стыковые соединения которых не
компенсируют осевые перемещения, вызываемые изме-
нением температуры воды, воздуха или грунта;
на стальных трубопроводах, прокладываемых в
туннелях, каналах или на эстакадах (опорах); рас-
стояния между компенсаторами и неподвижными опо-
рами следует определять расчетом;
на трубопроводах в условиях возможной просадки
грунта.
При подземной прокладке, водоводов и сети из
стальных труб со сварными стыками компенсаторы
следует устанавливать в местах установки чугунной
фланцевой арматуры. В тех случаях, когда чугунная
фланцевая арматура защищена от воздействия осевых
растягивающих усилий путем заделки стальных труб в
стенки колодца, устройства специальных упоров или
обжатия труб сильно уплотненным грунтом, компен-
саторы можно не устанавливать.
При обжатии труб грунтом перед фланцевой чу-
гунной арматурой следует предусматривать подвиж-
ные стыковые соединения (удлиненный раструб,
муфту и др.). Компенсаторы и подвижные стыковые
соединения при подземной прокладке трубопроводов
надлежит устанавливать в колодцах. Компенсаторы ре-
комендуется выполнять с резиновым уплотнением.
15.8. ГЛУБИНА ЗАЛОЖЕНИЯ ВОДОВОДОВ
И ВОДОПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ
Глубина заложения водопроводных труб, считая до
низа их, должна быть на 0,5 м больше глубины про-
никания в груцт нулевой температуры. Меньшая глу-
бина заложения допускается в том случае, если
приняты меры, исключающие образование льда на
внутренней поверхности труб, замерзание арматура и
аппаратуры, устанавливаемой на трубопроводе, по-
вреждение труб и их стыковых соединений при замер-
зании воды, деформации грунта основания и возник- k
новение недопустимых температурных напряжений
материала стенок тфуб, образование в трубопроводах
ледяных пробок при перерывах в подаче воды, свя-
занных с повреждением трубопроводов.
---Водоводы ц водопроводные сети
129
При определении глубины заложения .
водопроводных сетей при подземной вадоводов и
ет учитывать внешние нагрузки пт "роклаДке следу-
ЛОВИЯ пересечения с другими ком^униг=.РТа И ус‘
земными сооружениями, а также отмени “ под'
стц планировки территории. -1«>ки и особенно-
Водоволы, прокладываемые в rm.™
ных грунтах, а также в иных затрулнеш. И Ш1ыа'-’’н-
допускается проектировать с уменьшенной глубишл ИйХ
ложения, принимая меры, исключающие опагнХ ,
рушения нормальной работы водопровод Пасность 1!а'
При прокладке трубопроводов в заде отрипате-п
ных температур материал труб и элементов Е п
соединении, а также арматура и аппаратура должны
удовлетворять треиованиям морозоустойчивости
Возможность прокладки трубопроводов выше уров
ня проникания в грунт нулевой температуры до™
быть оооснована теплотехническими расчетами
Для предупреждения недопустимого по местным
условиям нагревания воды летом глубина заложения
труоопроводов хозяиственно-питьевого водопровода
как правило должна быть не менее 0,5 м, считая до
верха труб. Меньшую глубину заложения допускается
принимать по оооснованшо теплотехническими расче-
тами. Глубину заложения труб производственных во-
допроводов принимают из условия предупреждения
нагревания воды лишь в том случае, если нагревание
недопустимо по технологическим соображениям.
Расчетную глубину проникания в грунт нулевой
температуры следует устанавливать на основании на-
блюдений в расчетную холодную и малоснежную зи-
му. При этом надо учитывать возможность изменения
условий промерзания грунтов вследствие удаления
снежного покрова, устройства усовершенствованных
покрытий и пр. Кроме того, следует помнить, что глу-
бина проникания в грунт нулевой температуры зависит
от температуры наружного воздуха, характеристики
грунтов и их состояния, мощности снежного покрова,
уклона поверхности земли и т. д.
При отсутствии данных наблюдений, а также в
случае предполагаемых изменений благоустройства
территории глубину проникания в грунт нулевой тем-
пературы следует определять теплотехническими рас-
(четами.
Профили водопроводных линий должны обеспечи-
вать надлежащий уклон к месту выпуска (у магистра-
лей, как правило, не менее 0,0005), возможно меньшее
число перегибов (в целях уменьшения числа ^вантузов и
выпусков), удобное размещение колодцев и благопри-
ятные условия пересечения с препятствиями.
15.9. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ
РАСЧЕТЫ ВОДОВОДОВ
Теплотехнические расчеты в составе проектов водо-
проводов выполняются для установления теплового
режима работы водопроводов зимой при подземно
.прокладке в зоне грунтов с отрицательной ^м^рату-
рой и при наземной и надземной пРокла^е'?]йдпя‘
ные же расчеты производятся для летних ра
боты мелкозаложенных и надземных в°довод
целях исключения недопустимого нагрева вод
А. Теплофизические свойства грунтов,
материалов и воды
Теплотехнические условия Раб°тЧ 8 свойств
чнтельной мере зависят от от скобенностей
грунтов при подземной прокладке и * наземаой
изолирующих материалов при над
Прокладке.
5 Зак. 523
В табл. 15Д1 приведены характерные значения тея-
лофизических характеристик часто встречающихся
грунтов, В процессе изысканий характеристики грун-
тов по трассам водоводов подлежат уточнению,
о таол. 15.2 даны значения теплофизических характе-
ристик некоторых строительных материалов и конст-
рукций, наиболее часто применяемых для тепловой
изоляции надземных водоводов и сетей, а также ре-
зервуаров.
Б. Определение температуры грунта
на разной глубине
Температура грунта зависит от температуры на-
ружного воздуха, тешюфизических свойств грунта,
инсоляции, состояния, уклона и вида поверхности
земли, наличия растительного, снежного или другого
покрова и др, В зависимости от этих факторов глубина
проникания в грунт нулевой температуры (что иногда
неточно отождествляют с глубиной промерзания)
может существенно отличаться даже для бдязраспо-
ложенных площадей и трасс. Поэтому при проектиро-
вании водоводов и сетей необходимо собирать сведе-
ния о фактическом проникании в грунт нулевой
температуры в ряде характерных пунктов местности.
Наружную температуру воздуха при этом надо брать
наиболее низкую среднемесячную, наблюдаемую за
по фактическим данным, свежный покров принимать
минимальным. При наличии прогнозов о планировке
поверхности земли и изменении вида ее покрытая, на-
меняющиеся
ния расчетной температуры грунта
условия.
При отсутствии фактических дсю
возможном проникании в грунт нулевой температуры
за основу прогноза этой температуры можно прини-
мать указанную на карте СНиП II-A.5-72 для сугли-
нистых и глинистых грунтов нормативную глубину
промерзания Я», которая равна средней из' ежегодных
максимальных глубин сезонного промерзания грунтов.
грунтов ПОД свосюдаон ОТ снега
не менее 10 лет.
Допускается, согласно СНиП, определять норма-
тивную глубину промерзания, см, по формуле
Я-= 23 >r2T- + 2. (15.41)
где STM — сумма среднемесячных отрицательных »»-
ператур воздуха на зиму, принятая кая
средняя из данных многолетних наблюдения
местной метеорологической станции (данные
подставляются в формулу со знаком плюс).
Максимальное значение проникания нулевой ]^“пе;
патуоы в тех же грунтах в среднем больше «ж на
15__зо% Для супесчаных и песчаных грунтов пр??“'
канне нулевой температуры
30%, чем для предусмотренных каргой и формулой
СУГЛИНИСТЫХ И ГЛИНИСТЫХ грунтов. глчбкие h.
У Расчетную температуру грунта на глубине
можно приближенно определять по формуле
(15.42)
температура
где f® — наименьшая среднемесячная
h, — глубина Впроникання в грунт нулевой
ратуры, принимаемая как наибольшая из Р
да многолетних наблюдений» а при отсутствия
л«-глубнна’осГтруйопровода
температурного поля от поверхности земли, м.
130
РАЗДЕЛ II. Водопроводные сооружения
Расчетную температуру грунта /х при укладке во-
доводов в зоне сезонного* промерзания грунтов допус-
кается принимать:
на глубине осн трубопровода от поверхности земли
при условии h}dn>2 (где dH — диаметр водовода, м);
на глубине эпицентра температурного поля водо-
вода от поверхности земли при условии
Глубина эпицентра температурного поля водово-
да приближенно может быть определена по формуле
= (15.43)
где h — глубина оси водовода от поверхности земли
м;
г — радиус водовода, м.
При расчете нагрева воды лстохМ в мелкозаложен-
ных трубопроводах температуру грунта следует при-
нимать по данным метеорологических станции.
ГРУНТОВ В ТАЛОМ И МЕРЗЛОМ состоянии
ЗНАЧЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
Плотность. т/м1 Суммарная влажность №с, доли единицы Теплопроводность в талом и мерзлом Ач состоянии. Вт/(мД<) ккал/(м«ч«°С) Объемная теплоемкость та- лого Ст и мерзлого С грунта, кДж/(м^К) ккал/(м3-°C)
пески супеси суглинки, глины
Ат \м Ат с т С м
м 0.1 1,01 0,87 1.27 1,08 0,61 0,52 0,8 0,6 0,51 0,44 0,79 0,68 1550 370 1320 315
м 0,15 1,16 1 1,45 1,25 0.83 0,71 1,02 0,88 0,65 0,56 0,98 0,84 1720 410 1380 330
1,4 0.25 *—• 1,07 0,92 1,35 1,16 0,84 0,72 1,16 1 2060 490 1510 360
1.6 0.1 1.22 J 1,57 1800 1510
1.05 1,35 430 360
1,6 0,15 1.46 1,25 1,86 1,6 1,08 0,93 1.28 1.1 0,84 0,72 1,14 0,98 1970 470 1550 370
1,6 0,2 1.58 J О Л9 1.22 1,5 1.02 1,3 2180 1650
1,36 1,73 . 1.05 1,29 0,88 1,12 520 395
1.6 0.25 1.64 2,12 1.3 1,68 1,12 1,44 2360 1720
Vf AW 1,41 1,82 1,16 1,44 0,96 1,24 565 410
1.6 0,3 1 2,25 1.93 1,4 1,2 1,81 1,55 1,16 1 1,52 1,3 2560 610 1800 430
1.6 0.4 1 2 1,28 1.64 2940 1950
1,72 1.1 1,41 700 465
1.6 0,6 Ё I »•—• 1,75 1.5 —— 2100 500
1.8 0,1 1.52 1,87 2010 1670
1.3 1.6 480 400
1.8 0,15 1.8 2,22 1.39 1,53 1,16 1,44 2220 1760
1,55 1,9 1,19 1,31 1 1,23 530 420
1.8 0.2 1.93 1,65 2,45 2.1 1,57 1,34 1,77 1,52 1,31 1.12 1,61 1,38 2430 580 1840 440
1.8 0,25 2,04 1.75 2,6 2,23 1,23 1,43 1,98 1.7 1,45 1,24 1,79 1.53 2680 640 1930 460
1.8 0,3 2,7 1,72 2,12 1,49 1,87 2890 2010
2.32 1,48 1,82 1,2В 1,61 690 480
1.8 0.4 •—и —6 2,33 2 1,63 1.4 2 1.72 3330 795 2180 520
1.8 0,6 — — 2,1 1»8 2340 560
2 0,15 2,05 1.76 2.66 2,2 1,83 1,4 1.75 1.5 to—• 2470 590 1970 470 .
2 0.2 2,33 2 2,82 <2,42 1,82 1,56 2.04 1,75 1,44 1.24 to— *590 2050 490
2 0.3 2,09 1,8 2,44 2,1 1,68 1.44 2,04 1,76 3220 770 "530
2 0,35 —— — 1,78 1,53 ( 2,16 1,86 3430 820 2330 565
~лава 15. Водоводы и водопроводные сети
131
ЗНАЧЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ уаЛАБЛИЦА 1512
строительных и изоляиионХн№^1Е₽истик
Материал Плотность, кг/м’ 1 1 ' —-— — ' - ‘ ~ - » б’ п Л шов
личина А|, и режиме) . •
Теплоемкость (в сухом СОСТОЯНИИ)
1 Теплопроводное? ХОМ состоянии), Вт/(м*К) о 0 V ?* 5 ! i .«Q-G
Расчетная не (при влажно) Вт/(м*К) и & * « Й § м У объемная Со, кДж/(м«’К) о & и ^5 1 2^ I
массовая кДж/(кг ккал/(кг*
Асбестоцементные пли- 0,58 —
ты ....... , 1900 U.4I 1550 0.84
0,3? 0,5 380 0,2
Битумы нефтяные 1300 0,24 0,24 2220 1,68
0.21 0,21 520 0.4
Железобетон . 2500 1,6< ) 2,04. 2090 0,84
Шлакобетон на топлив- 1,45 1,75 500 0 2
пых шлаках . . . . 1800 и, / 0,9 1520 0,84
0,6 0,8 360 0,2
Вата минеральная 150 0,049 0,055 ИЗО 0,7 г6
0,042 0,047 270 0,1 8
Дерево хвойных пород . 500 0,0< 9 0,17 1260 2.52
0,01 5 0,18 300 0.6
Плиты древесноволокни-
стые '. 1000 и, 10 0,29 2090 2Л
0,13 0,25 500 0.5
Пемза шлаковая . . 600 0,14 0,21 50С 0.J И
0,12 0,П 120 0,2
Вермикулит вспучен- ный 200 0,064 0,11 170 0,84
0,055 0,01 ) 40 0J 2
Кладка из глиняного кирпича . . , . . . 1600 0, 5^ 0,6 1410 0,88
0, 4 0,55 33( > 0,21
Пенопласт плиточный 150 0,045 0,049 20С и и
<• 0,04 0,042 48 1 * 0,32
Цементно-песчаный рас- твор 1800 Г 0, 0,9 4520 0,84.
0.5 0,8 36( ) 0.2
Рубероид, пергамин, толь 600 0,17, 0,17 88С 46
0.15 0,15 2К ) 0.35
Сталь кровельная . . 7850 51 3 58 377( > 0,46
< WU
г 51 J 5С 900 0. 11
Примечание.* Теплопроводность воды ~ 0,58 Вт/(м*К).
или 0,5 ккал/(м*ч*°С); льда соответственно 2,3 нлн 2; снега не-
уплотненного 0,23 йли 0,2; Снега уплотненного 0,6 или 0,5.
В. Определение температуры воды
с учетом теплоты трения
Температура воды, забираемой из различных источ-
ников, определяется по местным климатологическим,
гидрологическим и гидрогеологическим данным, а так-
же по справочной литературе. В открытых водоемах
зимой подо льдом вода на глубине 1—3 м обычнр
имеет температуру от 0,1 до IsС. Меныпие значения
температуры, как правило, относятся к рекам, а более
высокие — к водохранилищам. На дне глубоких водо-
хранилищ температура воды зимой приближается к
3—4°с:
Минимальное значение температуры воздуха зимой
и температуры верхних слоев воды в водоемах по
времени не соответствует наименьшему значению тем*
пературы грунта на уровне оси подземного водовода.
постУплепии в водовод воды с температурой
близкой к нулю, нужно учитывать ВОЗМОЖНОСТЬ ПО-
ступления вместе с водой шуги и образования внутри-
водного льда. При прохождении через очистные со-
оружения вода несколько подогревается.
воды, как правило, отличаются устой-
чивой и сравнительно высокой температурой (4__8*С и
более). В оборотных системах водоснабжения, а также
при повторном использовании нагретой воды ее тем-
пература зимой находится на уровне 10—15°С. При
прохождении насосных станций и водоводов темпера-
тура транспортируемой воды повышается вследствие
образования теплоты трения при преобразовании в
тепло затрачиваемой механической энергии. Теплота
трения, кДж, образующаяся за I ч в насосах, состав-
ляет:
<7^ = 31,8 (1/4 —1)^Я, (15.44)
что вызывает повышение температуры воды на насос-
ной станции на величину
АГ =0,0021 (1/я— 1)Я, (15.45)
где т] —КПД насосов, в среднем равный 0,7—0,85;
<7о — расход воды, л/е,
Н — высота подъема воды насосами, м.
Теплота трения, кДж, выделяющаяся за 1 ч на
длине 1 м водовода, составляет:
g^= 35300Qi, (15.46)
а температура воды в нем на всю длину водовода L
возрастает на величину
ДГ = 2,34Я0»£, (15.47)
где Q — расход воды, ма/с;
I — потерн напора на I м, м;
Л — удельное сопротивление трубопровода задан-
ного диаметра;
L — длина трубопровода, км.
При проектировании водоводов, в частности прн
выборе их диаметра и глубины заложения, часто при-
ходится решать задачи, связанные с определением
теплоты трения. Обычно требуется вычислять теплоту
трения при пропуске расчетного расхода воды с из-
вестной скоростью по трубам определенного диаметра.
В ряде случаев необходимо знать,* с какой скоростью
и, следовательно, в каком количестве надо пропускать
воду для поддержания определенной температуры в
водоводе. Рассматриваются также и другие задачи,
связанные с гидравлическим и тепловым режимами во-
доводов в разные периоды эксплуатации и развития
системы водоснабжения. Для удобного, мяоговариант-
ного решения всех этих задач построена номограмма,
представленная на рис. 15,12. Номограммой учтен
пропуск воды по неновым чугунным и стальным тру-
бам, а также по асбестоцементным трубам. Для удоб-
ства пользования на номограмме даны две шкалы: в
системе СИ и в системе МКГСС.
Пример 1. Определить количество теплоты трен к я на
1 м водовода кэ чугунных труб дявметром D=l “ЧР* P>CJ5T
де веды £>=1,5 м*/с, скорости движения веды м/с в,»*'
тере напор* (=0.00393 м/м. По номограмме здхедмм
«208 хДж/ч (49J ккал/я). Тот же результат педуяаем по фор-
Пример 2» Определить скорость движения воды о, необхо-
димую для Образовании теплоты трения <тр, урган спешиваю
щей потеря тепла, равные 285 кДж/(мч), вля 68,1
уложенным в гр унт, ведоведсм из чугунных труб диаметром
£>а*Н16 м. По номограмме ва пересечении линий находим зна-
чение v««2,39 м/с. /Ааалитячеоа путем подбора величин, улов-
летведяющнх формулам (15.46) в (15.13), с
(15J2) и (15.3) или полных таблиц для гидравлического
труб, нахедкм ту же величину о. Ей отвечают эвачемжя Q
—0,679 м’/c и 1—0.0U9 м/м.
5* Зак. 523
132
РАЗДЕЛ II. Водопроводные сооружения
Рис. 15Д2. Намограмма для определения теплоты тре кия при движении воды по трубам
/—неновые чугунные и стальные трубы; 2— асбестоцементные трубы
Л Теплотехнические расчеты
подземных водоводов
получим
Я = р/Х.
(15.52)
При постоянном расходе воды и неизменной тем-
пературе грунта (без учета теплоты трения) темпера-
тура воды в конце водовода, определяется формулой
— /гр)^ + ^гр, (15.48)
а температура воды в начале водовода —
/1=(^-/гр)еф + /гр> (15.49)
где /Рр — температура грунта на расчетном уровне
заложения оси трубы (см. П. <Б»);
е — основание натуральных логарифмов, равное
2,718;
Ф = 0,000278 —
т RQ
(15.50)
(L — длина водовода, км; Q — расход воды,
м3/с; R— линейное термическое сопротивле-
ние водовода
м-К/Вт).
теплопередаче через грунт,
В этих формулах:
d — расчетный диаметр водовода, м;
а — коэффициент теплоотдачи с поверхности грунта,
принимаемый для участков, защищенных от ветра,
~6 Вт/(м2-К); для участков в средних условиях
— 12—23 Вт/(м2-К); для участков, открытых при
сильном ветре, -29—35 Вт/(м2-К);
X — теплопроводность грунта, значения которой пред-
варительно можно брать по данным табл. 15.11,
уточняя при изысканиях.
По формулам (15.48)—(15.52) приближенно оп-
ределяется изменение температуры воды в мелкозало-
женных трубопроводах для условий как понижения ее
при охлаждении в мерзлом грунте, так и повышения в
нагретом грунте.
На рис. 15.13 для облегчения расчетов представлен
график значений р при разных величинах Nu и hjd
водовода.
Для упрощения расчетов по формулам (15.48) и
Ф —Ф
(15.49) в табл. 15.13 даны значения е не
Для уложенного в грунт водовода
2 л X
Пр