Файл: Максимов С.Н. Инженерные сооружения (с основами строительного дела) учеб. пособие.pdf

§ 1 1. С О О Р У Ж Е Н И Я д л я В О Д О С Н А Б Ж Е Н И Я и К А Н А Л И З А Ц И И

Для обеспечения жизни и хозяйственной деятельности чело­ века в современных условиях требуется большое количество воды, которое расходуется на хозяйственно-питьевые нужды, на обеспе­ чение производства и на тушение пожаров. Величина удельного водопотребления на хозяйственно-питьевые цели на одного чело­ века колеблется в больших пределах и в зависимости от совер­ шенства организации поселения составляет от 60—80 л в сутки в поселках городского типа, не оборудованных канализацией, до 200—250 л в сутки и больше в городах при горячем водоснабже­ нии, наличии ванн и душей в квартирах у населения и при кана­ лизационном отводе использованных вод. Для крупного совре­ менного города с населением около 1 млн. человек только на эти нужды необходимо подавать не менее 200 тыс. м3 воды в сутки. Величина потребности в воде для производственных целей также очень велика и для энергетических и металлургических предприя­ тий часто составляет до нескольких кубометров в секунду, что значительно превосходит водопотребление на хозяйственно-питье­ вые нужды. Вода для тушения пожаров расходуется только спо­ радически, поэтому получить ее можно за счет общего баланса на производственные и хозяйственно-питьевые нужды.

Обеспечение водой городов и населенных пунктов, включая промышленные и сельскохозяйственные предприятия, расположен­ ные в них, осуществляется комплексом инженерных сооружений, входящих в систему в о д о п р о в о д а .

Использованная загрязненная вода сбрасывается и отводится от водопотребителя комплексом сооружений, входящих в систему

ка н а л и з а ц и и .

Ккачеству воды, применяемой для хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения, предъявляются определенные требования. Так, для питьевых целей допустима только вода, удов­ летворяющая жестким санитарным требованиям: она должна быть прозрачной, не содержать вредных веществ и болезнетвор­ ных бактерий, а также не иметь запаха и неприятного привкуса.

Вода для промышленных целей должна удовлетворять ряду тре­ бований, вызванных спецификой производства; так, для питания котлов электростанций, охлаждения ряда производственных про­ цессов не годится жесткая вода, дающая осадок на стенках труб, котлов и других устройств. Для этих же целей совершенно не го­ дится вода, несущая взвешенные наносы. Поэтому в системах сов­

149

ны по охране природы, принятые Верховным Советом СССР, стро­ го регламентируют ответственность за соблюдение требовании очистки сточных вод и сохранение природных источников водо­ снабжения в хорошем состоянии. Поэтому во всех современных проектах развития городов и промышленных комплексов пре­ дусматриваются специальные системы сооружений по очистке и обезвреживанию сточных вод, охранные зоны вокруг источников

водоснабжения и т. п.

В качестве источников водоснабжения используются поверх­

предприятий, относятся речные воды, забираемые из рек и водо­ хранилищ, воды естественных озер и т. п. По своей жесткости и прозрачности эти воды обычно достаточно удовлетворительны, хотя во многих случаях требуют механической очистки от взвешенных наносов. Однако по бактериологическим требованиям они, как правило, требуют специального обезвреживания. По количеству воды источники поверхностных вод во многих случаях позволяют покрыть всю потребность, хотя для крупных городов и промыш­ ленных районов для этого создаются специальные системы водо­ хранилищ и строятся достаточно протяженные каналы и водово­ ды. Примером таких сложных систем водоснабжения могут слу­ жить комплексы сооружений по обеспечению водой г. Москвы, района Донбасса и многие другие.

Подземные воды как свободных, так и напорных (артезиан­ ских) водоносных горизонтов являются прекрасным источником для водоснабжения, широко используемым в практике. Однако относительно малая мощность многих горизонтов, высокая жест­ кость и вообще минерализация подземных вод часто не позволяют строить всю систему водоснабжения только на подземных водах. Подземные воды глубоких артезианских горизонтов, перекрытых водонепроницаемыми породами, являются обычно бактериологиче­ ски чистыми, тогда как воды свободных и неглубоко залегающих горизонтов могут быть недостаточно чистыми в санитарном отно­ шении.

В связи с тем что в настоящее время стремятся организовы­ вать централизованные системы водоснабжения, обеспечивающие города и промышленные районы, в качестве источников водоснаб­ жения используют как поверхностные, так и подземные воды. Воды естественных источников водоснабжения редко полностью удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым к ним по их качеству, поэтому во всех современных системах водоснабжения всегда имеются комплексы очистных сооружений.

Выбор источника (или источников) водоснабжения — одна из важнейших задач проектирования водоснабжения городов и про­

150

мышленных предприятий. Производится он после сравнения ряда вариантов и определения наиболее целесообразного по совокуп­ ности экономических и технических признаков. При этом выборе учитываются прежде всего такие требования, как качество воды, достаточная мощность источника, дальность от объекта потребле­ ния, степень трудности получения и транспорта воды, а также ряд других факторов.

зование воды, взятой из источника, путем возврата ее после уча­ стия в том или ином технологическом процессе на повторную очи­ стку и новое распределение (рис. 85). Эта система применяется только при водоснабжении промышленных предприятий, на ко­ торых вода служит для охлаждения машин, процессов производ­ ства и т. п. Обычное же водоснабжение городов и населенных пунктов с их производственными предприятиями строится преиму­ щественно по прямоточной системе.

Удаление всех видов загрязнений в современных благоустро­ енных населенных пунктах осуществляется путем сплава их через с и с т е м ы к а н а л и з а ц и о н н ы х с о о р у ж е н и й . Такой ме­ тод более экономичен и гигиеничен, чем вывоз нечистот, и находит повсеместное применение. Существуют две основные системы ка­ нализации: о б щ е с п л а в н а я и р а з д е л ь н а я . Первая пред­

151

ставляет собой единую систему труб, каналов и очистных соору­ жений, где все виды сточных вод отводятся с территории насе­ ленных пунктов, очищаются от нечистот и отходов производства и в достаточно очищенном состоянии сбрасываются в водоприем­ ник. При второй системе отвод загрязненнных вод и их очистка производятся раздельно: промышленные и бытовые загрязнен­ ные воды собираются и отводятся своей системой сооружения, а атмосферные и условно чистые промышленные стоки почти без очистки отводятся системой ливневой канализации (или системой водостоков).

Наиболее совершенной с точки зрения более полного эффек­ та очистки, но более дорогой, является общесплавная система ка­ нализации.

Инженерные сооружения по захвату вод, очистке их, транс­ портированию и отводу делятся на сооружения внутренних и внешних сетей. Последние являются более тяжелыми, выбор типа их в значительной степени зависит от особенностей инженерно­ геологической обстановки и гидрогеологических условий, поэтому в настоящем пособии мы ограничиваемся кратким рассмотрением только этих сооружений.

Водопроводы

Водопровод, питающий водой населенный пункт с его жилым фондом и промышленными предприятиями, включает в себя сле­ дующие сооружения (рис. 86): водоприемник с водоприемным ко­

Рис. 86. Общая схема водоснабжения:

лодцем, насосную станцию первого подъема, очистные устройства (отстойники и фильтры), резервуар чистой воды, насосную стан­

цию второго подъема, напорную башню и сеть магистральных и разводящих трубопроводов.

В зависимости от характера источника водоснабжения и ин­ женерно-геологических условий участка расположения водозабора

152

тип и конструкция этого сооружения могут быть существенно раз­ личными. Так, при использовании поверхностных вод реки или другого водоема это может быть береговой водозабор (рис. 87) с водоприемным колодцем и насосной станцией на берегу (или в массиве берега).

При базировании водоснабжения на грунтовых или подземных водах это могут быть каптажные (рис. 88) или шахтные колодцы, горизонтальные водосборные галереи и т. п. Отсюда насосная станция первого подъема подает воду на очистные сооружения, где она освобождается от всех механических примесей и проходит обезвреживание (обычно хлорирование, а иногда облучение ульт­ рафиолетовыми лучами). Очищенная вода собирается в специаль­ ные резервуары, откуда насосной станцией второго подъема по­

Насосные станции водопроводов — это относительно тяжелые сооружения с установленными в них насосно-моторными агрегата­ ми, для нормальной работы которых, учитывая создаваемую ими вибрационную нагрузку, необходимо устройство тяжелых и часто сложных массивных фундаментов.

Водонапорные башни (высотой 25—30 м и более) представ­ ляют собой сооружения, которые кроме обычного сжимающего давления создают на грунты основания опрокидывающий момент (при ветровой нагрузке), что вызывает перераспределение напря­ жения в основании. В связи с этим для надежного опирания ба­ шен приходится предусматривать специальные формы фундамента (сваи с уширенной пятой, анкерные устройства и т. п.) или более глубокое его заложение.

Магистральные водоводы должны закладываться на глубину, превышающую глубину промерзания грунтов. В условиях совре­ менных благоустроенных населенных пунктов их обычно разме­ щают в специальных подземных коммунальных тоннелях — кол­ лекторах, вместе с сетями теплофикации и средств связи. Эти коллекторы всегда располагают на глубинах, обеспечивающих незамерзание всех помещенных в ней сетей.

Магистральные трубопроводы подводят воду к разводящей сети и к потребителям с постоянным напором, поддерживаемым водонапорной башней. Однако этого напора может быть недоста­ точно для обеспечения подачи воды в верхние этажи многоэтаж­ ных зданий. В связи с этим в подобных зданиях устанавливают дополнительные насосы, поддерживающие во внутреннем водопро­ воде необходимый напор.

Для водопроводов применяют обычно стальные, асбоцемент­ ные и пластмассовые трубы, работающие полным сечением и под напором (рабочее давление 4—5 атм).

Очистные сооружения водопроводов входят в каждую систему водоснабжения и должны обеспечивать получение воды надлежа­

1 5 3