Проектирование зонных схем водоснабжения

Разделение единой системы водоснабжения на отдельные части для каждой группы потребителей, предъявляющих разнородные требования к подаваемой воде (напор, степень водоподготовки и т.п.), принято называть зонированием системы водоснабжения, а сами схемы - зонными.

Зонирование применяется как в городских, так и в промышленных водопроводах. Зонирование снижает недопустимо высокие напоры, уменьшает затраты электроэнергии на подъем воды, сокращает утечки. Зонные схемы устраивают при значительной разности отметок (вертикальные схемы) и большой протяженности охватываемой водопроводом территории (горизонтальные или вертикальные схемы), а также при большей разности свободных напоров, требуемых отдельными потребителями. Различают два основных типа зонных схем: параллельное и последовательное,

Однотонная схема водоснабжения обычно оказывается экономически эффективной в малых населенных пунктах (с водопотреблением до 10 - 12 тыс. м³/сут) при перепаде oтметок и пределах территории города до 60 - 70 м; в больших городах - при перепаде отметок до 40 - 45 м.

В системах параллельного зонирования,  зоны включаются параллельно и вода поступает в каждую зону отдельно по своим водоводам.

В здании насосной станции для каждой зоны установлены отдельные группы насосов, отличающиеся по производительности и напору. Каждая зона рассчитывается как отдельный объект водоснабжения.

Схемы параллельного зонирования 

1- насосная станция; 2- вода; 3 - водонапорная башня зоны; 4 - водоводы.

При последовательном зонирова­нии вода в полном объеме водопотребности объекта сначала пода­ется в нижнюю зону, часть ее (в необ­ходимом количестве) транзитом проходит через нижнюю зону и далее отдельной группой насосов передается в верхнюю зону.

Деление на зоны при значительной разности отметок или большой протяженности обслуживаемой территории обусловлено чаще всего технической необходимостью: в наиболее высоко расположенной (диктующей) точке сети должен быть обеспечен необ­ходимый свободный напор, а в нижней точке напор не должен превышать 60 м.

Зонирование может быть осуществлено и в целях повышения экономичности сис­темы за счет снижения затрат электроэнергии насосами на подъем воды. Общие затра­ты энергии насосами на подачу воды в сеть могут быть определены по формуле

Э= Э_н + Э_т + Э_у

где Э„ - энергия, затрачиваемая на подъем воды отдельным потребителям и создание не­обходимых напоров; Э_т - энергия, затрачиваемая на преодоление гидравлических со­противлений; Э_у - затраты энергии на бесполезную работу при подъеме общего количе­ства воды под избыточным напором по сравнению с полезным.

Схемы последовательного зонирования

а - вертикальная; б - горизон­тальная: 1 - насосная станция первой зоны; 2 - резервуары; 3 - насосная станция второй зо­ны; 4 - водонапорная башня зо­ны; 5 - водоводы.

Снижение энергозатрат может быть достигнуто только за счет снижения Э_у так как две первые составляющие являются заданными и не могут быть изменены. Снижение  Э_у обеспечивают выделением в самостоятельные зоны снабжения отдельных групп и потребителей, расположенных в начале сети, на низких или высоко расположенных oтметках. При этом следует учитывать, что зонирование сети связано с увеличением строительных затрат, поэтому оно будет целесообразно только в том случае, если величина эксплуатационных затрат будет невелика по сравнению с однозонным вариантом вод снабжения.

При зонировании систем водоснабжения всегда снижается суммарная мощность насосных станций, а следовательно и эксплуатационные расходы. В ряде случаев зонирование оказывается целесообразным исключительно по экономическим соображеням. Таким образом, использование зонирования для повышения экономичности системы имеет смысл только в том случае, когда вызываемое зонированием повышение строительной стоимости системы и стоимости содержания эксплуатационного персонала превышает экономию, достигаемую благодаря снижению энергозатрат.

Основными факторами, влияющими на выбор схемы зонирования, являются:

• форма территории города;
• расположение водопотребителей, предъявляющих сходные требования к воде;
• величина и характер изменения геодезических отметок местности в пределах снабжаемой водой территории;
• расстояние от водоисточника до объекта водоснабжения.

Если вопрос о целесообразности зонирования объекта решен положительно, то необходимо правильно и экономически обоснованно произвести выбор схемы зонировния (последовательного или параллельного) и определить число зон. Экономически наивыгоднейшее число зон соответствует минимальным приведенным затратам на строительство и эксплуатацию системы. Оно определяется технико-экономическими расчетами при сравнении вариантов разделения систем на отдельные зоны с учетом соблюдения допустимых давлений в сети.

Гидравлический расчет зонных схем производится так же, как и обычных водопроводов, но с учетом их взаимосвязи и особенно влияния верхних зон на нижние зоны.

Пьезометрический профиль зонного водопровода

1 - РЧВ; 2 - НС-II; 3 - распределительная сеть нижней зоны; 4 - распределительная часть верхней зоны; 5 - резервуар; 6 - НС-III; 7 - пьезометрическая линия требуемых свободных напоров; 8 - пьезометрический напор в нижней зоне; 9 - то же при отсутствии зонирования; 10 - водонапорная башня; 11 - пьезометрический напор в верхней зоне.

Вернуться к списку