Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Пример водораспределительной системы: насосная станция, водонапорная башня, водопровод, пожарные краны и инженерные сети [1] [2]

Система распределения воды является частью сети водоснабжения с компонентами , которые несут питьевую воду из централизованных очистных или скважин потребителям воды для того , чтобы надлежащим образом доставлять воду для удовлетворения жилых, коммерческих, промышленных и противопожарных требований борьбы. [3] [4]

Определения [ править ]

В определении используется термин водораспределительная сеть для части водораспределительной системы до точек обслуживания оптовых потребителей воды или узлов спроса, которые объединены множеством потребителей. [5] Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) использует термин « система водоснабжения» для обозначения сети труб, обычно имеющей древовидную структуру, которая используется для транспортировки воды от водоочистных сооружений к резервуарам обслуживания , и использует термин « система водораспределения» для обозначения водопроводных сетей. сеть трубопроводов, которая обычно имеет петлевую структуру для подачи воды из хозяйственных резервуаров и балансировочных резервуаров к потребителям воды. [6]

Компоненты [ править ]

Водопроводный кран

Система распределения воды состоит из трубопроводов, хранилищ, насосов и других принадлежностей. [7]

Трубопроводы, проложенные в пределах полосы отчуждения, называемые водопроводами , используются для транспортировки воды в распределительной системе. Водопроводы большого диаметра, называемые первичными питателями , используются для соединения водоочистных сооружений и зон обслуживания. Вторичные фидеры подключены между первичными фидерами и распределителями . Распределители - это водопроводные сети, расположенные рядом с водопользователями, которые также подают воду на индивидуальные пожарные гидранты . [8] служба линия представляет собой небольшой диаметр труба используется для соединения с водопроводной магистрали через небольшой кран на метр воды в местоположении пользователя. Eстьсервисный клапан (также известный как ограничитель бордюра ) на линии обслуживания, расположенный возле уличного бордюра, чтобы перекрыть подачу воды в здание пользователя. [9]

Хранилища или распределительные резервуары обеспечивают хранение чистой питьевой воды (после необходимого процесса очистки воды), чтобы гарантировать, что в системе достаточно воды для обслуживания при меняющихся потребностях ( вспомогательные резервуары ) или для выравнивания рабочего давления ( уравновешивающие резервуары ). Их также можно временно использовать для пожаротушения во время отключения электроэнергии. Ниже перечислены типы распределительных резервуаров:

  • Подземный резервуар для хранения или закрытый резервуар для готовой воды : подземный резервуар или большой резервуар, вырытый из земли, который полностью закрыт. Стены и дно этих резервуаров могут быть облицованы непроницаемыми материалами для предотвращения проникновения грунтовых вод. [10]
  • Непокрытый готовый резервуар для воды : Большой резервуар, вырытый грунтом, который имеет соответствующие меры или облицовку для предотвращения стока поверхностных вод и проникновения грунтовых вод, но не имеет верхнего покрытия. Этот тип резервуаров менее желателен, поскольку вода не будет подвергаться дальнейшей обработке перед распределением, но она восприимчива к загрязнителям, таким как птичьи отходы, деятельность животных и человека, цветение водорослей и осаждение в воздухе. [10]
  • Поверхностный резервуар (также известный как наземный резервуар для хранения и наземный резервуар ): хранилище, построенное на земле со стеной, облицованной бетоном, торкретбетоном , асфальтом или мембраной. Поверхность резервуара обычно закрывается для предотвращения загрязнения. Обычно они располагаются на возвышенности, где имеется достаточный гидравлический напор для распределения. Когда поверхностный резервуар на уровне земли не может обеспечить достаточный гидравлический напор в распределительную систему, потребуются подкачивающие насосы. [4] [11]
  • Водонапорная башня (также известная как надземный резервуар ): приподнятый резервуар для воды. Несколько распространенных типов: сферический приподнятый резервуар для хранения, стальной сфероидальный резервуар на вершине стальной колонны малого диаметра; композитный надземный резервуар, стальной резервуар на бетонной колонне большого диаметра; и гидропиллярные надземные резервуары, стальной резервуар на стальной колонне большого диаметра. Пространство внутри большой колонны под резервуаром для воды можно использовать для других целей, таких как многоэтажные офисные помещения и складские помещения. Основная проблема при использовании водонапорных башен в системе распределения воды - эстетика местности. [11] [12]
  • Напорная труба : резервуар для воды, который представляет собой комбинацию резервуара для хранения воды и воды водонапорной башни. Он немного отличается от водонапорной башни тем, что напорная труба позволяет хранить воду от уровня земли до верхней части резервуара. Нижнее хранилище называется вспомогательным хранилищем, а верхняя часть, которая находится на той же высоте, что и водонапорная башня, называется полезным хранилищем. [4]
  • Отстойник : это резервуар для хранения воды на случай непредвиденных обстоятельств, который не используется для прямого распределения воды. Обычно он строится под землей круглой формы с куполом над землей. Вода из отстойника при необходимости будет перекачиваться в сервисный резервуар. [12]

Складские помещения обычно расположены в центре пунктов обслуживания. Находясь в центре города, вы сокращаете длину водопровода до точек обслуживания. Это снижает потери на трение при транспортировке воды по водопроводу. [4]

  • Складское хозяйство

  • Подземный резервуар для хранения

  • Открытый готовый резервуар для воды

  • Наземный резервуар для хранения

  • Сфероидный надземный резервуар

  • Композитный надземный резервуар

  • Надземный резервуар Hydropillar

  • Стояк

Топологии [ править ]

В целом компоновку системы распределения воды можно разделить на сеточную, кольцевую, радиальную или тупиковую. [13]

Сетевая система соответствует общему плану сетевой дорожной инфраструктуры с водопроводами и ответвлениями, соединенными прямоугольниками. При такой топологии вода может подаваться со многих сторон, обеспечивая хорошую циркуляцию воды и резервирование в случае выхода из строя участка сети. К недостаткам этой топологии относятся трудности определения размера системы.

Кольцевая система представляет собой топологию с каждой водопроводной магистралью, идущей к каждой дороге, и есть подсистема, которая ответвляется от водопровода, чтобы обеспечить циркуляцию в двух направлениях. Эта система имеет некоторые преимущества по сравнению с сеточной системой, но ее размер легче определить.

Радиальная система подает воду в несколько зон. В центре каждой зоны вода подается радиально к потребителям.

В тупиковой системе водопроводы проходят вдоль дорог без определенной схемы для городов, не имеющих схемы дорожной сети. Поскольку между водопроводами нет соединений, вода может иметь меньшую циркуляцию и может иметь застой.

Целостность систем [ править ]

Целостность систем подразделяется на физическое, гидравлическое и качество воды. [3]

Физическая целостность включает опасения по поводу способности барьеров предотвращать попадание загрязнений из внешних источников в системы распределения воды. Ухудшение может быть вызвано физическими или химическими факторами.

Гидравлическая целостность - это способность поддерживать адекватное давление воды внутри труб во всех распределительных системах. Он также включает циркуляцию и время, в течение которого вода проходит по распределительной системе, что влияет на эффективность дезинфицирующих средств .

Целостность качества воды - это контроль деградации воды по мере ее прохождения через распределительные системы. Влияние качества воды может быть вызвано факторами физической или гидравлической целостности. Ухудшение качества воды также может иметь место в распределительных системах, например рост микроорганизмов, нитрификация и внутренняя коррозия труб.

Сетевой анализ и оптимизация [ править ]

Анализы проводятся, чтобы помочь в проектировании, эксплуатации, обслуживании и оптимизации систем распределения воды. Существует два основных типа анализа: гидравлический и анализ качества воды при ее прохождении через систему распределения воды. [14] Оптимизация конструкции водораспределительных сетей - сложная задача. Однако уже предложено большое количество методов, в основном основанных на метаэвристике. [15] Использование математических методов оптимизации может привести к значительной экономии на строительстве таких инфраструктур. [16]

Опасности [ править ]

Опасности в системах водоснабжения могут быть микробными, химическими и физическими.

Большинство микроорганизмов безвредны в системах водоснабжения. Однако, когда инфекционные микроорганизмы попадают в системы, они образуют биопленки и создают микробную опасность для пользователей. Биопленки обычно образуются ближе к концу распределения, где циркуляция воды низкая. Это поддерживает их рост и снижает эффективность дезинфицирующих средств. Общие микробные опасности в распределительных системах возникают из-за заражения фекальными патогенами и паразитами человека, которые попадают в системы через перекрестные соединения , разрывы, водопроводные магистрали и открытые резервуары для хранения.

К химическим опасностям относятся побочные продукты дезинфекции , выщелачивание материалов трубопроводов и арматуры, а также химикаты для очистки воды.

К физическим опасностям относятся помутнение воды, запахи, цвета, накипь, которая является отложением материалов внутри труб в результате коррозии, и повторное взвешивание отложений.

В мире существует несколько организаций, которые создают стандарты для ограничения опасностей в системах распределения: NSF International в Северной Америке; Европейский комитет по стандартизации , Британский институт стандартов и Umweltbundesamt в Европе; Японская ассоциация стандартов в Азии; Стандарты Австралии в Австралии; и Бразильская национальная организация по стандартизации в Бразилии. [6]

Ведущие служебные линии [ править ]

Основная статья: Ведущая линия обслуживания

Загрязнение питьевой водой свинцом может происходить в результате выщелачивания свинца, который использовался в старых водопроводах, коммуникациях, стыках труб, сантехнической арматуре и арматуре. По данным ВОЗ, наиболее значительным источником свинца в воде во многих странах является линия обслуживания свинца. [6]

Обслуживание [ править ]

Контроль внутренней коррозии [ править ]

Качество воды может ухудшиться из-за внутренней коррозии трубопроводов в распределительных системах. Это включает коррозию металлических поверхностей труб и соединений. Проблемы со здоровьем создают проблемы со здоровьем, цветом, вкусом и запахом воды.

Проблемы со здоровьем связаны с выбросами в воду следов металлов, таких как свинец, медь или кадмий. Воздействие свинца может вызвать задержку физического и умственного развития у детей. Длительное воздействие меди может вызвать повреждение печени и почек. Сильное или длительное воздействие кадмия может вызвать повреждение различных органов. Коррозия железных материалов вызывает обесцвечивание воды, которое проявляется в виде воды цвета ржавчины или красной воды. Коррозия цинка и железа может вызвать металлический привкус. [17]

Для контроля внутренней коррозии могут использоваться различные методы, например регулировка уровня pH , регулировка содержания карбоната и кальция для создания карбоната кальция в качестве покрытия поверхности труб и нанесение ингибитора коррозии . Примером ингибитора коррозии является использование фосфатных продуктов для образования пленки на трубах. Это снижает вероятность вымывания следов металла из материалов труб в воду. [18]

Промывка гидранта [ править ]

Пожарный гидрант смывает ржавую воду

Промывка гидрантов - это плановые сбросы воды из пожарных гидрантов или специальных промывочных гидрантов для удаления железа и других минеральных отложений из водопровода. Еще одним преимуществом использования пожарных гидрантов для промывки водопровода является обеспечение надлежащей подачи воды в пожарные гидранты для тушения пожара. Во время промывки гидранта потребители могут заметить цвет ржавчины в своей воде, поскольку при этом возникают отложения железа и минералов. [19]

Обновление водопровода [ править ]

После того, как водопроводная сеть будет введена в эксплуатацию в течение длительного времени, это приведет к ухудшению конструкции, качества воды и гидравлических характеристик. Износ конструкции может быть вызван многими причинами. В трубах на основе металла развивается внутренняя и внешняя коррозия, в результате чего стенки трубы истончаются или разрушаются. Со временем они могут протечь или разориться. Трубы на цементной основе подвержены разрушению цементной матрицы и армированной стали. Все трубы подвержены повреждениям стыков. Ухудшение качества воды включает образование отложений или клубней, осаждение и образование биопленок. Накипь - это образование твердых отложений на внутренней стенке труб. Это может быть побочным продуктом коррозии труб, которая сочетается с кальцием в воде, что называется бугристостью. Осаждение - это когда твердые частицы оседают в трубах,обычно в углублениях между наростами накипи. Когда происходит изменение скорости потока воды (например, внезапное использование пожарного гидранта), осевшие твердые частицы будут взбалтываться, вызывая обесцвечивание воды. Биопленки могут образовываться в трубах с большим размером накипи, где бактерии могут расти, поскольку чем выше шероховатость внутренней стенки, тем труднее дезинфицирующему средству достичь поверхности стенки трубы. Гидравлический износ, влияющий на давление и расход, может быть результатом других повреждений, препятствующих потоку воды.Биопленки могут образовываться в трубах с большим размером накипи, где бактерии могут расти, поскольку чем выше шероховатость внутренней стенки, тем труднее дезинфицирующему средству достичь поверхности стенки трубы. Гидравлический износ, влияющий на давление и расход, может быть результатом других повреждений, препятствующих потоку воды.Биопленки могут образовываться в трубах с большим размером накипи, где бактерии могут расти, поскольку чем выше шероховатость внутренней стенки, тем труднее дезинфицирующему средству достичь поверхности стенки трубы. Гидравлический износ, влияющий на давление и расход, может быть результатом других повреждений, препятствующих потоку воды.[20]

Когда приходит время для обновления водопровода, есть много соображений, связанных с выбором метода обновления. Это может быть замена траншеи открытым способом или один из методов восстановления трубопровода. Некоторые методы восстановления трубопроводов включают разрыв труб , скольжение и футеровку труб . [20]

  • Методы обновления водопровода

  • Замена водопровода в открытой траншее

  • Питательный гидрант подает воду к временному байпасному трубопроводу.

  • Сервисное подключение временного байпасного трубопровода

  • Временный пожарный гидрант

Когда используется метод восстановления на месте, преимущество заключается в более низкой стоимости, поскольку нет необходимости проводить земляные работы вдоль магистрального водопровода. Для доступа к существующей водопроводной сети выкапываются только небольшие ямы. Однако отсутствие водопровода во время реабилитации требует строительства временной водопроводной системы, которая будет служить водопроводной магистралью в пострадавшем районе. [21] Временная байпасная система (известная как временный байпасный трубопровод [22]) должны быть тщательно спроектированы, чтобы обеспечить адекватное водоснабжение потребителей на территории проекта. Вода из питающего гидранта забирается во временную трубу. Когда труба пересекает проезжую часть или дорогу, необходимо установить укрытие или защитную пленку, чтобы автомобили могли пересекать временную трубу. Временные сервисные соединения могут быть сделаны к временной трубе для подключения к домам. Есть много способов выполнить подключение, один из которых - подключить временное служебное подключение к садовому шлангу. К временной трубе также следует добавить временные пожарные краны для защиты от пожара. [23]

Поскольку работы по водопроводу могут нарушить работу магистральных коммуникаций, что может привести к повышенному содержанию свинца в питьевой воде, рекомендуется, чтобы при планировании проекта обновления водопроводной сети водоканал рассматривал возможность работы с владельцами собственности по замене основных коммуникационных линий в рамках проекта. . [24]

См. Также [ править ]

  • Водопроводная сеть

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Системы распределения питьевой воды" . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 20 октября 2019 года .
  2. ^ "Город, S&WB Host Preview новых водонапорных башен на водозаборе Кэрроллтона" . Город Новый Орлеан . 25 мая 2017 . Проверено 20 октября 2019 года .
  3. ^ a b Системы распределения питьевой воды: оценка и снижение рисков . Национальная академия прессы. 2006. ISBN 978-0-309-10306-0. Дата обращения 6 октября 2019 .
  4. ^ a b c d "Водораспределительные сети CE370" (PDF) . Университет нефти и полезных ископаемых имени короля Фахда . Дата обращения 6 октября 2019 .
  5. ^ Bhave, Pramod R .; Гупта, Раджеш (2006). Анализ водораспределительных сетей . Alpha Science International. п. 4. ISBN 9781842653593.
  6. ^ a b c Организация, Всемирное здравоохранение (2014 г.). Безопасность воды в распределительных системах (PDF) . ISBN  9789241548892. Дата обращения 7 октября 2019 .
  7. ^ «Распределение воды» . Британская энциклопедия . Дата обращения 6 октября 2019 .
  8. ^ Rowett, Энтони младший «От Hoselines к Hydrants: Понимание водоснабжения» . Пожарная часть . Дата обращения 7 октября 2019 .
  9. ^ «Глоссарий» . Mueller Water Products . Дата обращения 7 октября 2019 .
  10. ^ a b Руководство по эксплуатации открытых готовых водохранилищ . ДИАНА Паблишинг. 1999. ISBN 9781428903067. Проверено 29 ноября 2020 года .
  11. ^ a b Технико-экономическое обоснование водохранилища Хартия Торгового поселка (PDF) . Giffels-Webster Engineers, Inc., 14 июня 2011 г., стр. 6–8 . Проверено 29 ноября 2020 года .
  12. ^ a b Модуль 1 «Основы системы водоснабжения» - Учебный модуль для местного управления водоснабжением и санитарией (PDF) . CEPT University. 2012. С. 8–9 . Проверено 29 ноября 2020 года .
  13. ^ Adeosun, О. Oyedele (9 сентября 2014). «Проблемы и решения систем водораспределения» . Вода Интернет . Дата обращения 6 октября 2019 .
  14. ^ Мала-Джетмарова, Елена; Бартон, Эндрю; Багиров, Адиль (апрель 2015 г.). «История водораспределительных систем и их оптимизация». Водные науки и технологии: водоснабжение . 15 (2): 224–235. DOI : 10,2166 / ws.2014.115 .
  15. ^ Де Корте, Аннелис; Соренсен, Кеннет (2013). «Оптимизация конструкции распределительной сети самотечного водоснабжения: критический обзор» . Европейский журнал операционных исследований . 228 (1): 1–10. DOI : 10.1016 / j.ejor.2012.11.046 . ISSN 0377-2217 . 
  16. ^ Арагонес, Дэвид G .; Кальво, Габриэль Ф .; Галан, Альваро (2021). «Эвристический алгоритм для оптимального расчета стоимости самотечных водораспределительных сетей. Реальный пример» . Прикладное математическое моделирование . DOI : 10.1016 / j.apm.2021.02.015 . ISSN 0307-904X . 
  17. ^ Контроль внутренней коррозии в системах распределения воды (M37) . Американская ассоциация водопроводных сооружений. 12 января 2011. С. 2–9. ISBN 9781613001172. Дата обращения 6 октября 2019 .
  18. ^ Использование фосфатов в очистке воды для контроля коррозии и связывания (PDF) . Carus Corporation. 13 апреля 2017 . Дата обращения 7 октября 2019 .
  19. ^ «Факты о промывке гидранта и часто задаваемые вопросы» . Город Сент-Чарльз . Дата обращения 6 октября 2019 .
  20. ^ a b Восстановление водопровода (PDF) (Третье изд.). Американская ассоциация водопроводных сооружений. 2014. ISBN.  9781583219706. Проверено 14 октября 2019 года .
  21. ^ «Программа помощи местной системе водоснабжения (LWSAP) для сообществ-членов Управления водных ресурсов штата Массачусетс» . Управление водных ресурсов Массачусетса . Проверено 14 октября 2019 года .
  22. ^ «ПУНКТ C660.5X: Трубопровод временного байпаса» (PDF) . Округ Монро, Нью-Йорк . Проверено 14 октября 2019 года .
  23. ^ Основная очистка воды из цементного раствора и футеровка (PDF) . Строительство террасы.
  24. ^ Сообщение о ведущих линиях обслуживания: Руководство по ремонту и замене линий обслуживания водопроводных систем (PDF) . Американская ассоциация водопроводных сооружений. 2014 . Дата обращения 13 октября 2019 .