15. ЗАПАСНЫЕ И РЕГУЛИРУЮЩИЕ ЕМКОСТИ

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 назначений.

К регулирующим и запасным сооружениям в системах водоснабжения относят водонапорные башни, водонапорные колонны, резервуары и гидропневматические установки (воздушно-водяные котлы), содержащие объемы воды для регулирования работы системы водоснабжения, а также запасы на случай пожара или аварии. Регулирование заключается в согласовании различных режимов подачи и потребления воды при помощи аккумулирующих емкостей. При подаче воды в избытке она накапливается в емкостях, а при недостатке - забирается из них. Регулирование обеспечивает сравнительно равномерную работу водозаборов, очистных сооружений и насосных станций.

Емкости, используемые в системах водоснабжения классифицируются:

  • по функциональному назначению на: регулирующие; запасные; запасно-регулирующие;
  • по способу отвода воды на: безнапорные (пассивные); напорные (активные);
  • по конструктивным признакам (напорные емкости) на: водонапорные башни; напорные резервуары; водонапорные колонны; гидропневматические установки;
  • по степени заглубления (резервуары) на: заглубленные или подземные (резервуары чистой воды - РЧВ); незаглубленные или наземные; полу заглубленные.

15.1. Безнапорные регулирующие запасные емкости

Безнапорные сооружения (резервуары) устраивают у насосных станций. Они служат для регулирования работы водозаборов, очистных сооружений и насосных станций. В этих резервуарах часто содержатся также запасные воды различного назначения.

Объем воды в емкостях перед насосными станциями, работающими равномерно (например, подкачки при последовательном зонировании системы водоснабжения или оборотного водоснабжения предприятий), следует принимать из расчета 5-10-минутной продолжительности работы насоса большей производительности.

Запасные резервуары, предназначенные для хранения аварийного или противопожарного запасов воды, как самостоятельные сооружения строят сравнительно редко. Чаще всего их совмещают с регулирующими емкостями. Это не только выгодно экономически, но и позволяет избегать снижения качества воды при ее длительном хранении.

Объем, количество и расположение резервуаров определяется проектом в зависимости от совокупности диктующих условий. Во всех случаях должна быть обеспечена бесперебойная работа системы водоснабжения при выключении отдельных резервуаров как при нормальной эксплуатации, так и в случае аварии. Резервуаров в одном узле одного назначения, как правило, должно быть не менее двух, причем в каждом из них должно быть не менее 50 % противопожарного объема воды. При этом распределять запасные и регулирующие объемы воды следует пропорционально числу или объему резервуаров /1/.

82

Устанавливать один резервуар допустимо при отсутствии противопожарного объема воды или при необходимости создания контакта воды с обеззараживающими реагентами.

Полный объем резервуаров чистой воды (РЧВ) в системах объединенного хозяйственно-противопожарного водоснабжения:

Wрез = Wрег + Wпож + Wс.н., м3(15.1)

где Wрег - регулирующий объем, м3; Wпож - неприкосновенный запас воды на тушение пожара, м ; Wс.н. - объем воды на собственные нужды водоочистной станции (промывку фильтров или контактных осветлителей, приготовление растворов реагентов и т.д.), м3.

Регулирующий объем резервуара Wрег можно найти:

  • - по таблицам подачи воды очистными сооружениями водопровода и отбора воды насосами второго подъема (НС-II) в течение суток;
  • - по совмещенному графику поступления воды в резервуар и забора воды насосами второго подъема для подачи в башню.

Если графики поступления воды в резервуар и расхода воды из него совпадают, то Wрег= 0. В этом случае предусматривают запас воды:

Wрег = (0,5...1,0) · Qн, м3,(15.2)

где Qн - подача воды насосами НС-II, м3/ч.

При отсутствии графиков и таблиц поступления и отбора воды регулирующий объем определяется по формуле:

Wрег = Qсут.мах · [1 - Кн + (Kч-l)(Kн/Kч)Kч/(Kч-1)], м3,(15.3)

где Qсут.мах - расход воды в сутки максимального водопотребления, м3/сут; Кн - отношение максимальной часовой подачи воды в регулирующую емкость к среднему часовому расходу в сутки максимального водопотребления; Кч - коэффициент часовой неравномерности отбора воды из емкости. Определяется как отношение максимального часового отбора к среднему часовому расходу в сутки максимального водопотребления.

При этом максимальный часовой отбор принимается равным максимальному часовому водопотреблению при отсутствии регулирующих емкостей у потребителей (башни, напорных резервуаров, пневматических установок и т.д.) или максимальной часовой производительности НС-II при наличии на сети регулирующей емкости.

Пожарный объем воды надлежит предусматривать в случаях, когда получение необходимого количества воды для тушения пожара непосредственно из источника водоснабжения технически невозможно или экономически нецелесообразно.

Пожарный объем воды в резервуарах определяется из условия обеспечения:

  • - пожаротушения из наружных гидрантов и внутренних пожарных кранов;
  • - специальных средств пожаротушения (спринклеров, дренчеров и др.), не имеющих собственных резервуаров;
  • - максимальных хозяйственно-питьевых и производственных нужд на весь период пожаротушения. При этом для систем водоснабжения I и II категории допускается учитывать пополнение резервуара водой во время пожара.

Неприкосновенный противопожарный объем Wпож рассчитывается из условия тушения расчетного количества одновременных пожаров я в течение всего нормативного времени тушения пожара Tпож. Тогда:

Wпож = 3,6 · n · Tпож · Qпож1, м3,(15.4)

где Qпож1 - расход воды на тушение 1 пожара, л/с; n - расчетное количество пожаров. Принимается по табл. 14.11; Tпож - нормативное время тушения пожара. Т= 3 ч.

При определении объема неприкосновенного противопожарного запаса воды в резервуарах Wпож для случаев гарантированной бесперебойности ее подачи в эти

83

резервуары из водоисточника или очистной станции допускается учитывать их пополнение водой во время пожара. В этом случае величину Wпож можно определить по формуле:

Wпож = 3,6 · Tпож · Qпож + Wхоз - 3Q1, м3,(15.5)

где Qпож - расход воды на тушение расчетного количества одновременных пожаров, л/с; Q1 - расход воды, подаваемой в резервуар при тушении пожаров, м3/ч; Wхоз - объем воды, потребляемый за три смежных часа наибольшего водопотребления на хозяйственные и производственные нужды во время тушения пожаров:

Wхоз = ∑Qmax - ∑Qвыч, м3,(15.6)

где ∑ Qmax - объем воды, потребляемый из сети в течение трех смежных часов наибольшего расхода по графику водопотребления, м3; ∑Qвыч - объем воды, не учитываемый в течение 3 час. тушения пожаров, м3.

Максимальный срок восстановления неприкосновенного противопожарного запаса воды должен быть не более представленного в табл. 15.1.

Если дебит источника недостаточен для пополнения противопожарного запаса в нормативные сроки, допускается увеличивать продолжительность пополнения при условии создания дополнительного объема воды:

ΔWпож = Wпож(k-l)/k, м3,(15.7)

где Wпож - противопожарный запас воды при требующейся продолжительности его пополнения (табл. 15.1), м3; k - отношение принятого срока пополнения противопожарного запаса воды к нормативному.

Сроки пополнения допускается принимать в 2 раза больше сроков, указанных в табл. 15.1, но не более 72 часов.

На период пополнения противопожарного запаса воды можно снижать подачу воды на хозяйственно-питьевые нужды до 70 % расчетного расхода и подачу воды на производственные нужды по аварийному графику.

Таблица 15.1

Сроки восстановления противопожарных запасов

Характеристика объекта Максимальный срок восстановления Wпож, ч
Населенные пункты:  
- городские 24
- сельские 72
Промышленные предприятия с производствами, отнесенными по пожарной опасности к категориям:  
- А, Б, В 24
- Г и Д 36
То же при пожарном расходе на наружное пожаротушение не более 20 л/с:  
- В 36
- Г и Д 48
Сельскохозяйственные предприятия 72

Объем воды в резервуаре на собственные нужды водоочистной станции Wс.н. включает в себя объем воды на промывку установленного оборудования (в основном фильтров и контактных осветлителей) Wпром, запас чистой воды для растворения реагентов и других собственных нужд Wреаг. При подготовке воды на хозяйственно-питьевые нужды и обеззараживании ее хлорсодержащими реагентами следует, кроме того, предусматривать объем воды для контакта с ними Wконт продолжительностью не менее 1 ч, причем при отсутствии попутного водоразбора допускается учитывать контакт

84

в водоводах. Объем воды, необходимый для контакта с хлором Wконт можно уменьшать на величину противопожарного запаса.

Объем воды на промывку фильтров в соответствии с /1/ должен быть рассчитан на две промывки одного фильтра или три промывки при одновременной промывке двух фильтров. Величину Wпром определяют после расчета водоочистной станции с учетом типа и площади фильтров, а также интенсивности и продолжительности их промывки.

Объем воды на промывку одного фильтра или контактного осветлителя:

q · f · t
W1пром
= 1000 м3,
(15.8)

где q - интенсивность промывки, л/с·м2; f - площадь фильтра, м ; t - время промывки, с.

Ориентировочно объем воды на собственные нужды водоочистной станции можно принять в пределах от 3-5 до 10-12 %.

При подаче воды по одному водоводу в емкостях следует дополнительно предусматривать:

  • - аварийный объем воды Wав,обеспечивающий в течение времени ликвидации аварии на водоводе Tав аварийный расход воды Qав расход воды на хозяйственно-питьевые нужды в размере 70 % расчетного часового водопотребления и производственные нужды по аварийному графику;
  • - дополнительный объем воды на пожаротушение в размере, определенном согласно п. 9.4. /1/.

Дополнительный объем воды на пожаротушение допускается не предусматривать при длине одной линии водовода до 500 м до населенных пунктов с числом жителей не более 5000 чел., а также до промышленных и сельскохозяйственных предприятий при расходе воды на наружное пожаротушение не более 40 л/с.

Wав = 3,6 (Qав · Tав + Qпож · Tпож), м3(15.9)

где Qав -расход воды, подаваемый по водоводу в случае аварии на нем, л/с:

Qав = 0,7 Qхоз + Qпр.ав, л/с,(15.10)

где Qхоз - расход воды на хозяйственно-питьевые нужды населения, л/с; Qпр.ав - расход воды предприятиями по аварийному графику, л/с; Тав - время, необходимое для ликвидации аварии на водоводе, ч; Qпож - расход воды на пожаротушение, л/с; Тпож - расчетная продолжительность пожаротушения, ч.

Расчетное время ликвидации аварии на трубопроводах систем водоснабжения I категории следует принимать согласно табл. 15.2. Для систем водоснабжения II и III категории указанное в табл. 15.2 время следует увеличивать соответственно в 1,25 и 1,5 раза.

Таблица 15.2

Расчетное время ликвидации аварии на трубопроводах, ч

Диаметр труб, мм Tав при глубине заложения труб, м
до 2 более 2
до 400 8 12
400-1000 12 18
более 1000 18 24

В зависимости от материала и диаметра труб, особенностей трассы водоводов, условий прокладки труб, наличия дорог, транспортных средств и средств ликвидации аварии указанное время может быть изменено, но должно приниматься не менее 6 ч.

Допускается увеличивать время ликвидации аварии при условии, что длительность перерывов подачи воды и снижения подачи воды не будет превосходить пределов,

85

установленных для соответствующей категории надежности системы водоснабжения.

При необходимости дезинфекции трубопровода после ликвидации аварии указанное в табл. 15.2 время следует увеличивать на 12 ч.

Время, необходимое для восстановления аварийного объема воды, надлежит принимать 36-48 ч. Восстановление аварийного запаса следует предусматривать за счет снижения водопотребления или использования резервных насосных агрегатов.

Определив общий объем резервуаров, принимается их количество и определяется объем каждого резервуара.

По определенному объему подбирается, как правило, типовой резервуар и выполняется его привязка к расчетным условиям, т.е. определяются отметки расположения всех функциональных трубопроводов: переливного, противопожарного, для подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды и т.д. В случае проектирования резервуара индивидуального изготовления его размеры определяют исходя из условия, что отношение общей глубины воды в резервуаре H к его диаметру (или характерному линейному размеру) D должно быть в пределах H/D = 0,5-1.

Верхний уровень воды в резервуаре чистой воды обычно принимается на 0,5 м выше отметки поверхности земли в месте установки резервуара.

Зная площадь дна типового резервуара (или определив ее делением общего объема Wрез на строительную высоту Я, предварительно задавшись соотношением H/D), определяют высоту противопожарного hпож и регулирующего hрег слоя воды, а также отметки соответсвующих трубопроводов.

Высота противопожарного слоя

hпож = Wпож : Fдна, м.(15.11)

Высота регулирующего слоя воды с учетом воды на промывку фильтров

hрег = (Wрег + Wпром) : Fдна, м(15.12)

Общая глубина резервуара

H = hпож + hрег + 0,5 , м.(15.13)

Толщина слоя утепления. Для утепления резервуаров их обычно засыпают грунтом толщиной слоя 1; 0,7; 0,5; 0,25 м. В некоторых случаях прибегают также к созданию повышенного снежного покрова, применению искусственных утеплителей и обогреву. Толщина слоя утепления δгр и его конструкция в основном зависят от

Рис. 15.1. Расчетная схема резервуара чистой воды
Рис. 15.1. Расчетная схема резервуара чистой воды

86

коэффициента теплопередачи К1 (от воды через перекрытие резервуара к наружному воздуху) и от теплопроводности материалов перекрытия и грунтов засыпки X. Поэтому лучше всего использовать грунты с малой теплопроводностью и небольшой плотностью. Значение К1 можно найти по приближенной формуле:

K1 =
1,163Vm[1000 ( tв - tв) - Своздρвозд]
24 ( tв - tвозд) · Fn
, Вт/(м2K)
(15.14)

где 1,163 - коэффициент перехода от ккал/(м2·ч·°С); V - объем резервуара, м3; т - кратность суточного обмена воды:

m = Qсут.min : V(15.15)

где Qсут.min - минимальный суточный расход воды, проходящей через резервуар, м3/сут; tв - среднесуточная температура воды, поступающей в резервуар, °С; t'в - среднесуточная температура воды, выходящей из резервуара, °С; tвозд - расчетная температура наружного воздуха, °С; Свозд·ρвозд - энтальпия наружного воздуха; Fn - площадь перекрытия резервуара, м2.

Величина т колеблется от 0,1 до 10, причем в системах хозяйственно-противопожарного водопровода обычно в среднем изменяется от 1 до 5. Расчетные значения температуры воздуха (-20, -30, -40) и поступающей воды принимаются по местным данным, расчетное значение температуры воды, выходящей из резервуара, может достигать 0°С.

Рис. 15.2. Схема коммуникаций резервуара чистой воды: 1 - подача воды в резервуар; 2 - отвод хозяйственно-питьевой воды и на промывку фильтров; 3 - отвод пожарного расхода воды; 4 - перелив; 5 - сброс осадка.
Рис. 15.2. Схема коммуникаций резервуара чистой воды: 1 - подача воды в резервуар; 2 - отвод хозяйственно-питьевой воды и на промывку фильтров; 3 - отвод пожарного расхода воды; 4 - перелив; 5 - сброс осадка.

На рис. 14.2 /2/ даны графики для определения необходимой толщины слоя грунта δгр и снега для утепления перекрытий резервуаров зимой при разных значениях коэффициента теплопередачи К1 и теплопроводности λm грунтов засыпки. В целях защиты перекрытия от повреждения и для выращивания на нем травы минимальное значение δгр рекомендуется 0,25 м. В условиях жаркого климата следует рассчитывать толщину слоя засыпки из условия защиты воды от перегрева. Обычно достаточен слой грунта толщиной 0,5 м.

Отметки уровней воды и конструктивных элементов: - верхнего уровня воды в резервуаре, воронки переливного трубопровода

в.y. = ∇п.з + 0,5, м,(15.16)

87

где ∇п.з - естественная отметка поверхности земли в месте установки резервуара, м;

- противопожарного уровня воды и приемной воронки (или расположения отверстий в сифоне) трубопровода, подающего воду на хозяйственно-питьевые нужды

пож = ∇в.у. - hрег,м;(15.17)

- дна и приемной воронки, трубопровода, подающего воду на тушение пожара

днa = ∇пoж - hпoж, м;(15.18)

- дна грязевого приямка

пр = ∇дна - (1,0...1,5), м;(15.19)

- грязевого трубопровода

гр = ∇пр + (0,1...0,2), м.(15.20)

Диаметры технологических трубопроводов:

  • - диаметр переливного трубопровода (и воронки на нем) определяют из условия пропуска разности расходов поступающей и забираемой из емкости воды;
  • - диаметры подающего и отводящего трубопроводов (с воронками на них) определяются из условия пропуска наибольших расходов. Для обеспечения циркуляции эти трубопроводы должны располагаться на разной высоте;
  • - диаметр спускного (грязевого) трубопровода зависит от объема резервуара, времени опорожнения, разности отметок уровня воды и выпуска. Обычно принимается без расчета 100-200 мм.

Расчет воронки, устанавливаемой на конце трубы, производится по формуле:

Q = 2π · Rv · m · √2ghв3(15.21)

или

hв3/2 =
Q
2 · π · Rv · m · √2g
(15.22)

где Q - расход переливающейся воды, м3/с; Rv - радиус воронки, м , равный (0,75... 1)Dтр; hв - напор над краем воронки, hв = 0,03-0,05 м; m - коэффициент расхода, зависящий от отношения hв/ Rv формы воронки: m = 0,25-0,5 (в среднем 0,4); g - ускорение свободного падения, м/с2.

Сохранение неприкосновенности противопожарного запаса воды в резервуаре может быть обеспечено различными способами: устройством сифона с отверстиями в верхней части (рис. 10.3, а), цилиндрического всасывающего колодца (рис. 10.3, 6) или размещением напорных труб на разных отметках (рис. 15.3, в).

#Рис. 15.3. Схемы сохранения неприкосновенного противопожарного запаса воды в резервуаре: а - устройство сифона (1) на трубе для отбора воды на хозяйственно-питьевые нужды с 2-3 отверстиями в верхней части сифона на уровне пожарного объема; б - устройство цилиндрического всасывающего колодца (2) высотой до пожарного уровня; в - размещение труб на разных отметках.
#Рис. 15.3. Схемы сохранения неприкосновенного противопожарного запаса воды в резервуаре:
а - устройство сифона (1) на трубе для отбора воды на хозяйственно-питьевые нужды с 2-3 отверстиями в верхней части сифона на уровне пожарного объема; б - устройство цилиндрического всасывающего колодца (2) высотой до пожарного уровня; в - размещение труб на разных отметках.

88

Rambler's Top100
Lib4all.Ru © 2010.