Проектирование и расчёт систем водоснабжения сельского населённого пункта (Фетисов В.Д., Завгородняя И.В.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие
1 Патентная проработка
2 Системы и схемы водоснабжения
3 Расчёт водопотребления
3.1 Определение суточных расходов
3.2 Определение секундных расходов
4 Наружная водопроводная сеть 4.1 Трассировка сети
5 Гидравлический расчёт тупиковой разводящей сети
5.1 Определение расходов в водопроводной сети
5.2 Определение диаметров труб на участках водопроводной сети
5.3 Определение потерь напора на участках водопроводной сети
6 Водонапорная башня
6.1 Определение высоты водонапорной башни
6.2 Определение ёмкости бака водонапорной башни
6.3 Конструкция водонапорной башни
7 Проверка водопроводной сети на пропуск воды при тушении пожаров
7.1 Расчёт и подбор водоподъёмного оборудования при заборе воды из подземного источника
8 Кольцевые разводящие сети
8.1 Расчёт кольцевых разводящих сетей
8.2 Расчёт и подбор водоподъёмного оборудования при заборе воды из открытого источника
9 Конструкция наружных водопроводных сетей
9.1 Материал и типы труб
9.2 Фасонные части и арматура трубопроводов
10 Прокладка, испытание и дезинфекция водопроводных сетей
11 Эксплуатация водопроводной сети
12 Источники сельскохозяйственного водоснабжения и водозаборные сооружения
12.1 Подземные воды и сооружения для их захвата
12.2 Поверхностные воды и сооружения для их захвата
12.3 Санитарная охрана источников водоснабжения и водопроводных сооружений
13 Качество воды и способы её улучшения
13.1 Основные методы очистки воды
13.2 Общая схема и основные элементы очистной водопроводной станции
14 Основы сельской канализации
14.1 Наружная канализационная сеть
14.2 Очистка сточных вод
14.3 Особенности временного водоснабжения и канализации строительных площадок
Приложение А. Нормы водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды населения
Приложение Б. Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления в общественных зданиях
Приложение В. Нормы расхода воды для скота, птиц, зверей
Приложение Г. Нормы расхода воды в производственном секторе
Приложение Д. Нормы расхода воды предприятиями по переработке сырья
Приложение Е. Стандартные диаметры и соответствующие им значения удельных сопротивлений для неновых стальных водо-газопроводных труб
Приложение Ж. Удельные сопротивления А для асбестоцементных труб
Приложение И. Удельные сопротивления А для новых чугунных труб
Приложение К. Удельные сопротивления А для неновых чугунных труб
Приложение Л. Поправочные коэффициенты К к значениям удельных сопротивлений
Приложение М. Свободные напоры
Приложение Н. Расходы воды на наружное пожаротушение в населённых пунктах
Приложение П. Геометрические размеры типовых водонапорных башен
Приложение Р. Коэффициент запаса мощности
Приложение С. Сводный график номенклатуры и характеристики центробежных консольных насосов
Приложение Т. Свободный график номенклатуры и характеристики центробежных насосов с двухсторонним входом жидкости на рабочее колесо

ПРЕДИСЛОВИЕ

Курс на благоустройство жилья на селе и рост сельскохозяйственного производства коренным образом меняет представление о характере и задачах сельскохозяйственного водоснабжения, как важной составляющей водохозяйственного комплекса страны. Оно давно перестало ограничиваться примитивными средствами забора, подъёма и транспортирования воды. Теперь под понятием «сельскохозяйственное водоснабжение» имеется ввиду комплекс социальных, инженерных, санитарно-гигиенических, зооветеринарных и природоохранных мер, направленных на обеспечение водой в необходимом количестве и соответствующего качества населения и нужд агропромышленного комплекса.

Новые системы сельскохозяйственного водоснабжения того или иного объекта (населённого пункта, животноводческих комплексов, предприятий по переработке продукции и ремонту сельхозтехники, водопойных пунктов и др.) представляют собой комплексы водопроводных сооружений, выполненных с учётом самых последних достижений науки и техники. Темпы их строительства постоянно растут.

В настоящем пособии на основе опыта проектирования, строительства и эксплуатации современных систем сельскохозяйственного водоснабжения даны рекомендации и сведения, позволяющие наметить схему водоснабжения, рассчитать расходы воды, произвести гидравлический расчёт всех элементов системы водоснабжения, установить параметры системы и её состав, подобрать комплекс водоподъёмного оборудования.

Задание на расчётно-графическую или курсовую работу (проект)
— генеральный план населённого пункта;
— состав и количество водопотребителей на конец расчётного срока службы системы водоснабжения;
— номер варианта определяется преподавателем.

Особенности водоснабжения сельского хозяйства

В статье рассмотрены основные виды использования воды в сельском хозяйстве, а также даны рекомендации по выбору оптимальной системы водоснабжения

Системы сельскохозяйственного водоснабжения

Вода в сельском хозяйстве расходуется в значительных количествах на:

• хозяйственно-питьевые нужды населения,
• на животноводческих фермах,
• на предприятиях по первичной переработке сельскохозяйственной продукции,
• на приготовление жидких подкормок для пропашных культур,
• на охлаждение двигателей сельскохозяйственных машин и автомобилей,
• на полив растений в парниках и теплицах.

Для удовлетворения перечисленных потребностей в воде используются системы сельскохозяйственного водоснабжения, а для полива всевозможных сельскохозяйственных культур в открытом грунте — оросительные системы.

При проектировании систем сельскохозяйственного водоснабжение следует пользоваться строительными нормами и правилами, а также соответствующими ведомственными указаниями и рекомендациями.

Системы сельскохозяйственного водоснабжения по их назначению можно подразделить на следующие группы:

1) системы водоснабжения поселков совхозов и колхозов, а также ремонтно-технических станций;

2) системы водоснабжения животноводческих промышленных комплексов и отдельно стоящих ферм;

3) системы пастбищного водоснабжения;

4) системы полевого водоснабжения.

Каждая из перечисленных групп имеет свои специфические особенности в части организации водоснабжения и его схемы. Эти системы подают воду на нужды населения, животноводства, парка сельскохозяйственных машин и автомобилей, ремонтных мастерских, предприятий по первичной переработке сельскохозяйственных продуктов (маслозаводы и др.), для полива растений в теплицах и парниках и для пожаротушения. В качестве источников водоснабжения сельских населенных мест в первую очередь стремятся использовать подземные воды и только в тех случаях, когда качество их оказывается неудовлетворительным или дебит подземных источников мал, используются воды поверхностных источников.

Население, проживающее в одноэтажных жилых зданиях, получает воду, как правило, из водоразборных колонок. В тех случаях, когда качество подземных вод не отвечает требованиям СанПиН к питьевой воде, система водоснабжения дополняется устройствами для обработки воды. Такая система водоснабжения обеспечивает сельское население доброкачественной и сравнительно дешевой водой. При использовании для целей водоснабжения поверхностного источника (реки, озера) система водоснабжения меняется в отношении типа водоприемного сооружения, а также сооружений для очистки и обеззараживания воды. В системах сельскохозяйственного водоснабжения широкое применение нашли безреагентные способы осветления воды на медленных фильтрах. В ряде сельскохозяйственных районов подземные воды сильно минерализованы, а поверхностные источники не обеспечивают необходимого количества воды в засушливые периоды. В таких случаях для водоснабжения воду забирают из многоводных надежных источников, иногда значительно удаленных от водопотребителей. Поскольку подвод воды на большое расстояние обходится дорого, целесообразно устраивать общую систему водоснабжения для группы хозяйств. Так, в районах освоения целинных земель построены групповые водопроводы для водоснабжения. Хорошим примером является Ишимский водопровод в Казахстане. Протяженность трубопроводов составляет 1740 км, он обслуживает 195 населенных пунктов, а также обеспечивает орошение 2,2 миллиона гектаров земель.

Нередки случаи, когда для водоснабжения малых населенных пунктов вода забирается из каналов обводнительно-оросительных систем. В районах с дефицитом пресных вод для водоснабжения сельских поселков используют и минерализованные воды подземных и поверхностных источников. При этом минерализованная вода опресняется до необходимых пределов для хозяйственно питьевых нужд и для других целей. Учитывая, что опреснение воды существующими способами обходится дорого, рекомендуется устраивать дуплексные системы водоснабжения, т. е. системы, подающие и пресную, и минерализованную воду.

Системы водоснабжения животноводческих ферм и комплексов обеспечивают подачу воды в необходимом количестве и соответствующего качества всем потребителям, а также на противопожарные нужды. Расчетный расход воды на наружное пожаротушение в животноводческом комплексе или на ферме в зависимости от их размера колеблется от 5 до 20 л/с при продолжительности тушения пожара 3 ч. Практикой установлено, что емкость бака водонапорной башни должна быть равна 12—15% расчетного суточного расхода воды на ферме. Типовые водонапорные башни для животноводческих ферм имеют баки емкостью 25 м3.

Водопроводную сеть выполняют, как правило, из полиэтиленовых труб, а вводы в скотные дворы и другие помещения на ферме — из чугунных труб. В промышленных животноводческих комплексах применяются безбашенные системы водоснабжения высокого давления с мембранными баками. Таким образом, при малом расходе воды на ферме установка будет включаться редко, но в часы, когда расход воды равен производительности насоса, установка будет работать непрерывно до тех пор, пока расход на ферме не уменьшится.

Режим водопотребления на водопойных пунктах имеет свои особенности. Летом в жаркие дни скот пригоняют на водопой 2—3 раза. Таким образом, суточная потребность в воде покрывается за два-три приема. Зимой скот на пастбищах потребляет значительно меньше воды. Это следует иметь в виду при проектировании водоснабжения на пастбищах. На водопойных пунктах для поения скота допускается использование воды непитьевого качества. Схема водоснабжения водопойного пункта состоит из следующих сооружений: водозабора с водоподъемной установкой, регулирующей емкости и водопойной площадки с корытами. Выбор схемы водоснабжения водопойных пунктов на пастбищах должен решаться путем анализа технико-экономических показателей различных вариантов (локальная схема, групповая схема, подвоз воды и т. д.).

Особенность полевых систем водоснабжения заключается прежде всего в сезонном характере их работы. Полевые, или, как их еще называют, бригадные станы работают с ранней весны и до поздней осени. В этот период система водоснабжения полевого стана должна обеспечить людей, работающих в поле, водой питьевого качества, а двигатели автомобилей, тракторов, комбайнов и других сельскохозяйственных машин — водой с жесткостью не более 7 мг-экв/л из расчета 1 л/сутки на 1 лошадиную силу их мощности. На полевых станах, обслуживающих пропашные культуры, необходимо предусматривать подачу воды для жидкой подкормки растений. В этих случаях суточные расходы воды могут достигать 1000—1200 м3. Расход воды на полевом стане, обслуживающем колосовые культуры, составляет 10—15 м3/сутки, в том числе 2—3 м3/сутки воды питьевого качества.

Решение схемы водоснабжения полевого стана зависит главным образом от источника водоснабжения. При наличии подземных вод питьевого качества с жесткостью не более 7 мг-экв/л схема водоснабжения полевого стана будет состоять из водозабора с водоподъемной установкой, регулирующей емкости, водоразборной колонки для снабжения водой людей и крана для заправки водой двигателей сельскохозяйственных машин. При использовании источников, воды которых требуют очистки, обеззараживания и умягчения, в схему водоснабжения включается установка по улучшению качества воды. Обычно для этой цели используются передвижные установки по очистке, обеззараживанию и умягчению воды, которые монтируются на автоприцепах и обслуживают несколько полевых станов. Здесь, так же как и в случае пастбищного водоснабжения, возможна подвозка воды автоцистернами и широкое применение для подъема воды ветродвигателей.

Одна из главных особенностей сельскохозяйственного водоснабжения — специфические потребители воды. В жарких и сухих районах норму водопотребления допускается увеличивать, но не более чем на 25%. Животноводческий комплекс или ферма должны быть обеспечены водой питьевого качества в соответствии с СанПиН 2.1.4.1074-01 . При невозможности подачи воды питьевого качества на все нужды фермы (в районах с дефицитом пресной воды) для поения животных, приготовления кормов, уборки помещений и мытья животных допускается применять минерализованную воду. При мембранных методах опреснения (электродиализ и гиперфильтрация) требуемые уровни минерализации легко могут быть достигнуты, однако при этом солевой состав воды ограничивается в основном натрием и хлоридами, что, по-видимому, не может компенсировать (в физиологическом отношении) разнообразия ионного состава подземных вод. В связи с этим должна быть предусмотрена возможность применения дополнительных приемов улучшения качества опресненной воды. Рекомендуемая температура воды для поения животных 5—15° С. Теплая вода плохо утоляет жажду у животных. Слишком холодная вода уменьшает продуктивность скота и вызывает необходимость повышенного расходования кормов.

Расходы воды в сельскохозяйственном водоснабжении

В нормы водопотребления для животных и птицы на сельскохозяйственных предприятиях включены расходы воды на мойку помещений, клеток, молочной посуды, приготовление кормов, охлаждение молока и другие процессы.

Расходы воды для скота, птицы и других животных на сельскохозяйственных фермах и промышленных комплексах определяются по нормам технологического проектирования соответствующих предприятий и комплексов. Некоторые нормы расходов для этой категории потребителей воды представлены в таблице ниже:

Таблица 1. Нормы расхода воды для животных, птиц и зверей

Потребители	Нормы водопотребления на 1 голову, л/сут
Коровы:
— молочные	100
— мясные	70
— быки	60
Молодняк крупного рогатого скота в возрасте до 2 лет	30
Телята в возрасте до 6 месяцев	20
Лошади рабочие, верховые, рысистые и некормящие матки	60
Лошади племенные и кормящие матки	80
Жеребцы-производители	70
Жеребята в возрасте до 1,5 лет	45
Овцы	10
Молодняк овец в возрасте до ] года	6
Хряки-производители	60
Свиноматки супоросные, холостые	25
Свиноматки с поросятами	60
Молодняк свиней старше 4 месяцев и свиньи на откорме	15
Поросята-отъемыши	5
Куры	1
Индейки	1,5
Утки, гуси	2
Норки, соболи, кролики	3
Лисы, песцы	7

Расходы воды в производственном секторе сельских населенных пунктов определяются по числу механизмов и нормам их водопотребления.

Таблица 2. Нормы потребления воды для работы и обслуживания машин и оборудования

Операции, машины н механизмы	Измеритель	Норма расхода воды, л/сут
Мойка: тракторов, комбайнов грузовых автомобилей легковых автомобилей	1 трактор или комбайн 1 автомобиль то же	250 500 300
Заправка: тракторов, комбайнов грузовых автомобилей — легковых автомобилей —	736 Вт или 1 л.с. 1 т грузоподъемности	1 10 10
Ремонт: тракторов автомобилей	1 трактор 1 автомобиль	1500 700
Обслуживание станков в мастерских: механической слесарной столярной кузнечной	1 станок	35 80 20 40
Обслуживание двигателей внутреннего сгорания (охлаждение без оборота)	736 Вт или 1 л.с.	15-30л/ч
Работа парового котла	на 10м 2 поверхности нагрева	15-30 л/ч

Примечание: I. Расход воды для двигателя внутреннего сгорания с оборотом воды следует принимать в размере 15% приведенного количества

2. Для двигателей внутреннего сгорания, работающих на керосине, расход воды следует увеличить в 2 раза.

Источник: Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений: издание второе, переработанное и дополненное. Учебное пособие. — М.: Издательство АСВ, 2004. — 256 с.