Система распределения воды - Water distribution system

Пример водораспределительной системы: насосная станция, водонапорная башня, водопровод, пожарные гидранты и коммуникации.[1][2]

А система распределения воды является частью сеть водоснабжения с компонентами, которые несут Питьевая вода из централизованная очистная установка или колодцы потребителям воды, чтобы обеспечить подачу воды для удовлетворения жилых, коммерческих, промышленных и противопожарных требований.[3][4]

Определения

В определении используется термин водопроводная сеть для части водораспределительной системы до точек обслуживания оптовых потребителей воды или узлов спроса, которые сгруппированы вместе.[5] Всемирная организация здоровья (ВОЗ) использует термин система передачи воды для сети труб, обычно имеющей древовидную структуру, которая используется для передачи воды от водоочистных сооружений к резервуары для обслуживания, и использует термин система распределения воды для сети трубопроводов, которые обычно имеют петлевую структуру для подачи воды из хозяйственных резервуаров и балансировочные резервуары водопотребителям.[6]

Компоненты

Водопроводный кран

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

Трубопроводы, проложенные в общественных местах преимущественное право проезда называется водопровод используются для транспортировки воды в системе распределения. Водопровод большого диаметра называется первичные питатели используются для соединения водоочистных сооружений и зон обслуживания. Вторичные питатели подключены между первичными фидерами и дистрибьюторы. Распределители - это водопроводные сети, расположенные рядом с водопользователями, которые также обеспечивают водой индивидуальные пожарные гидранты.[8] А линия обслуживания труба небольшого диаметра, используемая для подключения от водопровода через небольшой нажмите к водомер в месте нахождения пользователя. Существует сервисный клапан (также известен как бордюрная остановка) на линии обслуживания, расположенной рядом с ул. бордюр 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 (резервуары для обслуживания ) или для выравнивания рабочего давления (балансировочные резервуары ). Их также можно временно использовать для пожаротушения во время отключения электроэнергии. Ниже представлены типы распределительных резервуаров:

  • Подземный резервуар для хранения или крытый готовый резервуар для воды: Подземное хранилище или большой подземный резервуар, полностью закрытый. Стены и дно этих резервуаров могут быть облицованы непроницаемыми материалами для предотвращения проникновения грунтовых вод.[10]
  • Открытый готовый резервуар для воды: Большой вырытый грунт резервуар, имеющий соответствующие меры или облицовку для предотвращения поверхностный сток и проникновение грунтовых вод, но без верхней крышки. Этот тип резервуаров менее желателен, поскольку вода не будет подвергаться дальнейшей обработке перед распределением, но она восприимчива к загрязнителям, таким как отходы птиц, деятельность животных и человека, цветение водорослей, и осаждение из воздуха.[10]
  • Поверхностный резервуар (также известен как наземный резервуар и наземный резервуар): Хранилище построено на земле с бетонной стеной, торкретирование, асфальт или мембрана. 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]
  • Водяная башня (также известен как приподнятый водоем): Повышенный 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 гидростанции надземных резервуаров, 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]
  • Стояк: Бак для воды, которая представляет собой комбинацию наземного резервуара для хранения и водонапорной башни воды. Это немного отличается от повышенной водонапорной башни в том, что позволяет хранить опускную воду от уровня земли до верхней части бака. Нижняя область хранения называется вспомогательным хранилищем, а верхняя часть, которая находится на той же высоте, что и водонапорная башня, называется полезным хранилищем.[4]
  • Отстойник: Это хранилище воды на случай непредвиденных обстоятельств, которое 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 точек 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

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 такой 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 сеткой, 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 особого рисунка для городов, не имеющих схемы дорожной сети. Поскольку между водопроводами нет соединений, вода может иметь меньшую циркуляцию и может иметь застой.

Целостность систем

Целостность систем подразделяется на физическое, гидравлическое и водное.[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 необходимое 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 дезинфицирующие средства.

Целостность качества воды - это контроль деградации, когда вода проходит через системы распределения. Влияние качества воды может быть вызвано факторами физической или гидравлической целостности. Ухудшение качества воды также может иметь место в системах распределения, например рост микроорганизмов, нитрификация, и внутренняя коррозия труб.

Сетевой анализ и оптимизация

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]

Опасности

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

Большинство микроорганизмов безвредны в системах водоснабжения. Однако при попадании в системы инфекционных микроорганизмов 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 системах распределения возникают в результате заражения фекальными патогенами и паразитами человека, которые проникают в системы через перекрестные соединения, разрывы и водопроводные работы, и открытые резервуары для хранения.

Химические опасности - это побочные продукты дезинфекции, выщелачивание трубопроводных материалов и арматуры, а также химикаты для очистки воды.

Физические опасности включают: мутность воды, запахов, цветов, накипи, которые являются отложениями материалов внутри труб в результате коррозии и повторного взвешивания 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 сервисные линии

Основная статья: Ведущая сервисная линия

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

Обслуживание

Контроль внутренней коррозии

Качество воды может ухудшиться из-за внутренней коррозии трубопроводов в распределительных системах. Это включает коррозию металлических поверхностей труб и соединений. Проблемы вызывают проблемы со здоровьем, цвета, вкуса и запаха 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. Длительное или длительное воздействие кадмия может вызвать повреждение различных органов. Коррозия железных материалов вызывает изменение цвета воды, которое проявляется как вода цвета ржавчины или красная вода. Коррозия цинка и железа может вызвать металлический привкус.[15]

Для контроля внутренней коррозии могут использоваться различные методы, например, pH регулировка уровня, регулировка карбонат и кальций создать карбонат кальция в качестве покрытия поверхности трубопровода, и нанесение замедлитель коррозии. Примером ингибитора коррозии является использование фосфат продукты для формирования пленки на трубах. Это снижает вероятность выщелачивание следов металла из материалов труб в воду.[16]

Промывка гидранта

Пожарный гидрант смывает ржавую воду

Промывка гидранта - это плановые сбросы воды из пожарные гидранты или специальные промывочные гидранты 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.[17]

Обновление водопровода

После того, как водопроводная сеть будет введена в эксплуатацию на долгое время, это приведет к ухудшению конструкции, качества воды и гидравлических характеристик. Структурный износ 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 трубы, которая сочетается с кальцием в воде, что называется бугристостью. Отложения - это когда твердые частицы оседают внутри труб, обычно в углублениях между отложениями накипи. Когда происходит изменение скорости потока воды (например, внезапное использование пожарного гидранта), осевшие твердые частицы будут взбалтываться, вызывая изменение цвета воды. Биопленки могут образовываться в трубах с большим размером накипи, где бактерии могут расти, поскольку чем выше шероховатость внутренней стенки, тем труднее дезинфицирующему средству быть эффективным, достигнув поверхности стенки трубы. Гидравлический износ, влияющий на давление и расход, может быть результатом других повреждений, препятствующих потоку воды.[18]

Когда наступает время обновления водопровода, есть много соображений, связанных с выбором метода обновления. Это может быть замена траншеи открытым способом или один из методов восстановления трубопровода. Несколько методов восстановления трубопроводов разрыв трубы, скольжение, и футеровка труб.[18]

  • Методы обновления водопровода

  • Замена водопровода в открытой траншее

  • Питательный гидрант подает воду к временному байпасному трубопроводу.

  • Сервисное подключение временного байпасного трубопровода

  • Временный пожарный гидрант

При использовании метода восстановления на месте выгода 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 системы водоснабжения, которая будет служить водопроводом в пострадавшей зоне.[19] Временная система перепуска воды (известная как временный байпасный трубопровод[20]) должны быть тщательно спроектированы, чтобы обеспечить адекватное водоснабжение потребителей на территории проекта. Вода забирается из гидранта во временную трубу. Когда труба пересекает проезжую часть или дорогу, необходимо установить укрытие или «холодный» участок, чтобы автомобили могли пересечь временную трубу. К временной трубе могут быть сделаны временные сервисные соединения для подключения к домам. Есть много способов выполнить подключение, один из которых - подключить временное сервисное подключение к садовому шлангу. К временной трубе следует добавить временные пожарные краны для защиты от пожара.[21]

Работа водопровода может мешать ведущие линии обслуживания что может привести к повышенному содержанию свинца в питьевой воде, рекомендуется, чтобы при планировании проекта обновления водопроводной сети водоканал рассматривал возможность работы с собственниками по замене основных коммуникационных линий в рамках проекта.[22]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ «Системы распределения питьевой воды». Агентство по охране окружающей среды США. Получено 20 октября 2019.
  2. ^ "Город, S&WB Предварительный просмотр новых водонапорных башен на водозаборном предприятии Кэрроллтона". Город Нового Орлеана. 25 мая 2017. Получено 20 октября 2019.
  3. ^ а б Системы распределения питьевой воды: оценка и снижение рисков. Национальная академия прессы. 2006 г. ISBN  978-0-309-10306-0. Получено 6 октября 2019.
  4. ^ а б c d «Водораспределительные сети CE370» (PDF). Университет нефти и полезных ископаемых имени короля Фахда. Получено 6 октября 2019.
  5. ^ Bhave, Pramod R .; Гупта, Раджеш (2006). Анализ водораспределительных сетей. Alpha Science International. п. 4. ISBN  9781842653593.
  6. ^ а б c Организация, Всемирное здравоохранение (2014 г.). Безопасность воды в распределительных системах (PDF). ISBN  9789241548892. Получено 7 октября 2019.
  7. ^ «Водораспределение». Британская энциклопедия. Получено 6 октября 2019.
  8. ^ Роуетт, Энтони младший «От шлангов до гидрантов: понимание водоснабжения». Пожарная часть. Получено 7 октября 2019.
  9. ^ «Глоссарий». Продукты Mueller Water. Получено 7 октября 2019.
  10. ^ а б Руководство по эксплуатации открытых готовых водохранилищ. Издательство ДИАНА. 1999 г. ISBN  9781428903067. Получено 29 ноября 2020.
  11. ^ а б Технико-экономическое обоснование водохранилища Чартерный торговый городок (PDF). Giffels-Webster Engineers, Inc., 14 июня 2011 г., стр. 6–8. Получено 29 ноября 2020.
  12. ^ а б Модуль 1 Основы системы водоснабжения - Учебный модуль для местного управления водоснабжением и санитарией (PDF). CEPT University. 2012. С. 8–9.. Получено 29 ноября 2020.
  13. ^ Адеосун, О. Ойеделе (9 сентября 2014 г.). «Проблемы и решения систем водораспределения». Вода онлайн. Получено 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. Дои:10.2166 / WS.2014.115.
  15. ^ Контроль внутренней коррозии в системах распределения воды (M37). Американская ассоциация водопроводных сооружений. 12 января 2011. С. 2–9. ISBN  9781613001172. Получено 6 октября 2019.
  16. ^ Использование фосфатов в очистке воды для контроля коррозии и связывания (PDF). Carus Corporation. 13 апреля 2017 г.. Получено 7 октября 2019.
  17. ^ «Факты о промывке гидранта и часто задаваемые вопросы». Город Св. Чарльза. Получено 6 октября 2019.
  18. ^ а б Восстановление водопровода (PDF) (Третье изд.). Американская ассоциация водопроводных сооружений. 2014 г. ISBN  9781583219706. Получено 14 октября 2019.
  19. ^ «Программа помощи местной системе водоснабжения (LWSAP) для сообществ-членов Управления водных ресурсов штата Массачусетс». Управление водных ресурсов Массачусетса. Получено 14 октября 2019.
  20. ^ «ПУНКТ C660.5X: Трубопровод временного байпаса» (PDF). Округ Монро, Нью-Йорк. Получено 14 октября 2019.
  21. ^ Основная очистка воды и футеровка цементного раствора (PDF). Строительство террасы.
  22. ^ Сообщение о ведущих линиях обслуживания: руководство по ремонту и замене линий обслуживания в системах водоснабжения (PDF). Американская ассоциация водопроводных сооружений. 2014 г.. Получено 13 октября 2019.