1.6: Системы и операции распределения воды – Персональные тексты LibreTexts

Питьевая вода поступает из различных источников. Проходя гидрологический цикл, вода возвращается на сушу в виде осадков (дождя, мокрого снега, снега и т. д.). Часть его улавливается в озерах и реках, а часть просачивается на поверхность земли и становится грунтовыми водами. Подземные воды можно закачивать обратно через скважины для подземных вод, а поверхностные воды можно очищать и доставлять потребителям. Чтобы вода продолжала вытекать из крана, когда его включают клиенты, требуется сеть труб, насосов, резервуаров и других компонентов, составляющих систему распределения. Система распределения воды находится в центре внимания этой главы. Мы определим, как вода входит, проходит и выходит из распределительной системы. Некоторыми из основных тем для обсуждения являются хранилища, трубы, насосы и различные приспособления. Приспособление — это общий термин, используемый для описания таких вещей, как клапаны, пожарные гидранты, счетчики и т. д. Существуют различные названия, которые относятся к компании, которая распределяет воду среди клиентов. Некоторые примеры включают в себя розничную торговлю водой, водоканал, водохозяйственный округ, водное агентство, поставщика воды и поставщика воды. Эти термины могут использоваться на протяжении всего текста с пониманием того, что все они практически означают одно и то же.

Источники снабжения

Water 032 Water Supply — это полный семестровый курс, в котором подробно изучаются источники водоснабжения. В этом курсе мы коснемся некоторых общих аспектов водоснабжения. Как упоминалось во введении к этой главе, большая часть источников водоснабжения поступает либо из поверхностных, либо из подземных источников. Вся поверхностная вода должна пройти очистку, прежде чем ее можно будет использовать для бытовых нужд. Поставщик воды, эксплуатирующий распределительную систему, должен либо управлять собственной установкой по очистке питьевой воды, либо покупать воду на установке по очистке питьевой воды, если он намеревается использовать поверхностные воды в качестве источника снабжения. Давайте посмотрим на пару местных примеров из Южной Калифорнии. Департамент водных ресурсов и энергетики Лос-Анджелеса (LADWP) является одним из крупнейших поставщиков воды в стране. Они являются примером коммунального предприятия, которое владеет и управляет установкой по очистке питьевой воды, а также распределяет воду среди своих клиентов. Напротив, муниципальный водный округ Лас-Вирхенес закупает всю воду у оптового торговца водой. Этим оптовым торговцем является Столичный водный округ (MWD) Южной Калифорнии. MWD владеет и управляет установками по очистке питьевой воды, но называется оптовым продавцом, поскольку они не обслуживают напрямую бытовых потребителей. Они продают воду поставщикам воды, которые затем продают ее непосредственно конечному потребителю. Поверхностные воды по трубопроводам, акведукам и каналам поступают на очистные сооружения для обработки перед доставкой потребителям.

Другим основным источником питьевого водоснабжения являются подземные водоносные горизонты. Водоносный горизонт представляет собой подземный слой водоносной водопроницаемой породы или рыхлых материалов, из которых можно извлекать подземные воды. Подземные воды извлекаются с помощью скважин. Колодцы также могут принадлежать и управляться поставщиком воды или они могут принадлежать и управляться оптовым торговцем, который продает воду поставщику.

Системы распределения

Как только источник доставляет воду к поставщику воды, он должен пройти через сеть труб, сооружений и различных приспособлений, чтобы вода попала к потребителю. Ниже приводится разбивка основных компонентов каждого из них.

Трубопроводы

1. Сеть передачи
2. Распределительная сеть
3. Сервисные боковые

Услуги

1. Структуры хранения
2. Насосные станции
3. Станции снижения давления

Принадлежности

1. ЛАМПЫ
2. Угловые соединения
3. Пожарные гидранты
4. Метров

Этот список ни в коем случае не является исчерпывающим, но он дает общее представление о системе распределения.

Трубопроводы

Трубопроводы – это артерии и вены системы распределения воды. Они бывают разной длины и размеров и доставляют воду в самые разные районы. Их обычно называют передающими, распределительными и сервисными сетями/трубами.

Сеть передачи

Когда вода подается с установки очистки поверхностных вод к водоснабжению или когда вода закачивается из-под земли, она должна быть подключена к трубопроводу, чтобы начать процесс распределения. Часто установки по очистке поверхностных вод, а иногда и колодцы с питьевой водой располагаются за пределами территории, где обслуживаются клиенты. В этом случае важную роль в подаче воды в распределительную систему играют передающие магистрали. Магистральные сети представляют собой трубы большого диаметра, по которым проходят большие расстояния с большими объемами воды. Диаметр некоторых линий передачи может превышать 10 футов (120 дюймов) и более. Не все поставщики воды имеют линии электропередач такого размера, и некоторые из них могут не преодолевать большие расстояния. Меньшие поставщики воды могут иметь передающую сеть диаметром около 24 дюймов и проходить только милю или меньше. Как правило, нет сервисных подключений к потребителям вне сети передачи, если только они не меньше по размеру и не расположены в системе распределения.

Магистрали электропередач обычно представляют собой сварные трубы из стали и ковкого чугуна.

Рисунок (PageIndex): – Четыре 36-дюймовые чугунные трубы.

Распределительная сеть

По мере того, как вода поступает в распределительную систему, размеры труб становятся меньше. Распределительные сети обычно имеют диаметр от 6 до 24 дюймов. Это не означает, что никогда не бывает распределительных сетей диаметром более 24 дюймов, это просто общее описание. В отличие от сетей передачи, к распределительным сетям подключены службы обслуживания клиентов. Распределительные магистрали прокладываются по трем общим сетевым структурам: магистральным, сеточным и древовидным. Сеть «дерево», как правило, наименее желательна, поскольку она приводит к множеству тупиков. Тупик — это трубопровод, который заканчивается без каких-либо соединений на его конце. Например, большинство тупиков являются тупиками. Сетевая сеть обычно является наиболее предпочтительной, поскольку все трубопроводы внутри сети взаимосвязаны. Распределительные сети чаще всего представляют собой трубы из ковкого чугуна. Однако поливинилхлорид (ПВХ) также широко используется. Асбестоцементные трубы часто встречаются в старых водопроводных системах и обычно больше не устанавливаются. Эти схемы сети и трубопроводы в целом будут более подробно обсуждаться в Water 040 и 041.

Сервисные боковые

Чтобы вода поступала к каждому потребителю индивидуально, трубы необходимо подключить к распределительной магистрали и подвести к участкам потребителей. Сервисные отводы и есть эти трубы. Обычно они изготавливаются из меди или пластика и подключаются к распределительной магистрали и идут к посылке покупателя, соединяясь со счетчиком воды. На приведенном ниже рисунке «распределительная магистраль» обозначается как водопровод, а «обслуживающий отвод» — как служебная линия.

Рисунок (PageIndex): – Сервисные боковые линии.

Также важно отметить, что на этом конкретном изображении нет счетчиков воды или клапанов, соединяющих трубы. Тем не менее, это хорошая ссылка для целей иллюстрации.

Услуги

У поставщика воды есть множество средств для хранения и перемещения воды по системе распределения. Приведенная ниже информация не является полным списком объектов, но представляет собой базовый обзор общих объектов в системе распределения. Хранилища, насосы и регулирующие клапаны давления являются общими для большинства систем распределения воды.

Структуры хранения

Хранение является важным требованием для распределительных систем. Резервуар обеспечивает давление и потребность в воде для ежедневных операций, максимальные дневные потребности и достаточный расход для тушения пожаров. Чтобы вода текла по трубам, должно быть давление. Если насосы не работают, значит, что-то еще должно обеспечивать давление. Здесь в игру вступают структуры хранения. В следующий раз, когда вы будете ехать по долинам Санта-Кларита или Сан-Фернандо, посмотрите на окружающие холмы, и вы увидите разбросанные вокруг танки. Эти резервуары цилиндрической формы представляют собой надземные резервуары для хранения воды. Наземные резервуары для хранения – не единственный тип распределительного хранилища, но они наиболее распространены в Калифорнии. В зависимости от рельефа местности резервуары могут располагаться на разной высоте по всей системе. Некоторые из них могут быть на более низких отметках, а другие – на более высоких. Эти различные перепады высот называются «зонами давления».

Насосные станции

Насосная станция используется для перекачки воды из более низких отметок в более высокие. Чтобы вода попадала в эти накопительные сооружения, необходимы насосы для подъема. Если бы район был полностью плоским, в насосных станциях не было бы необходимости. Колодцы с грунтовыми водами могли бы обеспечить достаточное давление, чтобы поднять воду в приподнятые резервуары для хранения. В районах с различными перепадами высот необходимы насосы для подъема воды в зоны с разным давлением. Это не означает, что насосы подают воду только в резервуары для хранения. Однако уровень воды в резервуаре обычно используется для определения того, когда насос необходимо включать и выключать. Посмотрите на пример ниже. Представьте себе дома, разбросанные по линии между насосом и резервуаром. Когда уровень в накопительном баке падает, необходимо включить насос, чтобы наполнить бак. Пока резервуар наполняется, клиенты могут быть подключены к трубе, ведущей к резервуару, и использовать часть воды, пока она поступает в резервуар. После заполнения бака насос отключается.

Рисунок (PageIndex): – Насосная станция.

Станции снижения давления

Иногда расстояние между резервуаром для хранения и потребителем может быть настолько большим, что давление, которое получает потребитель, слишком велико для обычных водопроводных систем. В этом случае можно установить редукционную станцию ​​для снижения давления до приемлемого уровня. Допустимые значения давления варьируются от поставщика воды к поставщику воды, но общий диапазон от 40 фунтов на квадратный дюйм (psi) до 140 фунтов на квадратный дюйм очень распространен. Эти редукционные станции очень похожи на «регулятор давления», который может быть у вас дома. Вообще говоря, максимально допустимое давление внутри дома составляет около 80 фунтов на квадратный дюйм. Поэтому, поскольку поставщики воды могут иметь давление до 140 фунтов на квадратный дюйм и более, клиенты обычно также имеют устройства для регулирования давления. Редукционные станции водоснабжения также могут быть спроектированы так, чтобы вода могла течь из областей с более высоким давлением в области с более низким давлением, если давление в области с более низким давлением падает ниже ранее определенного заданного значения.

Принадлежности

Принадлежность — это общий термин, который обычно используется для различных компонентов в системе распределения. Они представляют собой «стыки» и детали, используемые для скрепления системы распределения, контроля потоков, обеспечения протекания и остановки потока воды. В этом разделе мы кратко обсудим клапаны, угловые соединения, пожарные гидранты и счетчики.

ЛАМПЫ

Основное назначение клапана — перекрыть поток воды. Они устанавливаются во всех системах распределения воды, чтобы остановить поток воды, особенно при разрыве трубы. Как и в случае с трубопроводами, клапаны бывают разных размеров. Например, если водопровод имеет диаметр 12 дюймов, то и клапан обычно имеет диаметр 12 дюймов. На передающих, распределительных и сервисных ответвлениях есть клапаны. К большинству потребительских счетчиков также подключены запорные клапаны. Когда необходимо произвести ремонт или внести некоторые изменения в существующую систему, необходимо остановить поток воды. Таким образом, клапаны являются важным компонентом системы распределения воды. Клапаны, соединяющие распределительную магистраль с сервисным отводом, обычно называют корпоративными запорами (корпоративными запорами). Клапаны, расположенные на соединениях счетчиков, обычно называются угловыми, бордюрными и счетчиковыми упорами. Ниже приведены несколько примеров клапанов.

ЛАМПЫ

Угловые соединения

Угловой сустав очень похож на сустав в вашем теле. Его использование состоит в том, чтобы позволить трубе менять направление. Если труба проложена на улице и улица поворачивает направо, труба тоже должна поворачиваться направо. Если поворот представляет собой поворот на 90 градусов, то угловой шарнир будет называться коленом 90 °. Существует множество различных угловых соединений. Наиболее распространены следующие углы: 90°, 45° и 22 ½°. Если необходимо соединить трубы, идущие с разных сторон, то будет использоваться «тройник» или «крестовина». См. примеры ниже.

Рисунок (PageIndex): – Угловое соединение.

Пожарные гидранты

Пожарные гидранты являются критически важными приспособлениями для тушения пожаров и снижения расходов на страхование. Пожарные гидранты позволяют воде течь в больших объемах, чтобы помочь в тушении пожаров. Пожарные гидранты также используются для подачи воды для очистки канализации, подачи воды в грузовики для борьбы с пылью и в качестве средства «промывки» распределительной системы для обеспечения качества воды. Вода, находящаяся в трубопроводах в течение длительного времени без использования, может застаиваться и обесцвечиваться. Поэтому время от времени для «промывки» системы можно использовать пожарные гидранты. Если пожарный гидрант сломался или по какой-либо другой причине «вышел из строя», важно, чтобы он был идентифицирован как неработающий. Таким образом, если пожарным нужно потушить пожар, они не теряют времени, подключаясь к неработающему гидранту.

Пожарные гидранты

Рисунок 6.9 – Пожарный гидрант.

Рисунок 6.10 – Промывка пожарного гидранта.

Метров

Последнее приспособление, которое мы обсудим в этом тексте, — счетчик воды. Счетчики очень важны для отслеживания количества воды, поступающей, выходящей или проходящей через распределительную систему. Счетчики обычно размещаются на насосных станциях и колодцах для отслеживания воды, перекачиваемой в распределительную систему. Или, если насосная станция подает воду в другую зону, важно отслеживать количество воды, поступающей в конкретную зону. Чаще всего счетчики воды устанавливаются в точках обслуживания клиентов. Особенно в районах, где воды не хватает, чрезвычайно важно иметь возможность отслеживать количество воды, которое использует клиент, чтобы точно взимать с него плату за воду. Счетчики также бывают разных размеров и типов в зависимости от объема потока, необходимого для соответствующего подключения к услуге.

Счетчики воды

Рисунок 6.11 – Счетчик.

Рисунок 6.12 – Счетчик.

Информация, представленная в этой главе (как и во всех главах этого текста), представляет собой краткий обзор систем распространения. В Water 040 и 041 программы Water Systems Technology вы более подробно изучите эту и другую информацию о водораспределении.

Карьера в сфере распределения питьевой воды

Существует множество возможностей для карьерного роста, работающих у поставщика услуг по распределению воды, и в зависимости от размера организации может быть несколько уровней каждой должности с несколькими отделами. В крупной организации, такой как Департамент водных ресурсов и энергетики Лос-Анджелеса (LADWP), работает более 4,000 сотрудников. У них есть несколько отделов с очень специфическими задачами и обязанностями. Например, у них может быть бригада по считыванию показаний счетчиков, которая только считывает показания счетчиков. Принимая во внимание, что в меньшем водоснабжении считыватель счетчиков может также отвечать за проверку утечек в службе счетчиков, вывешивать уведомления об отключении для неплатящих клиентов и выполнять другие функции. В еще более мелких агентствах сотрудник может снять показания счетчиков в один день, устранить утечку на следующий день, а в другой день провести техническое обслуживание скважин и насосов. Ниже приведен список некоторых из наиболее распространенных вакансий и краткое описание некоторых обязанностей.

Читатель метра

Отвечает за снятие показаний счетчиков воды для счетоводов клиентов. Обычно требуется ходить от службы к службе, наклоняться, чтобы поднять крышку счетчика, и записывать показания счетчика.

Представителю службы

Отвечает за помощь в отправке счетов за воду, ответы на звонки клиентов, обработку платежей клиентов и создание рабочих заданий на основе жалоб клиентов.

Техник по качеству воды

Отвечает за сбор образцов качества воды, чтение и интерпретацию результатов качества воды, написание отчетов и обеспечение того, чтобы вода, подаваемая клиентам, соответствовала нормам качества питьевой воды.

Обслуживание скважин и насосов

Ежедневно посещает скважины и насосные станции для обеспечения их правильной работы. Собирает показания счетчиков, меняет масло, контролирует и обслуживает системы дезинфекции, поддерживает чистоту на объектах и ​​выполняет различные другие обязанности по техническому обслуживанию.

Менеджеры и супервайзеры

Существуют различные руководители отделов и супервайзеры как для полевого, так и для офисного персонала. Их обязанности варьируются от организации и назначения рабочих задач, создания и контроля бюджетов, написания отчетов и других конкретных задач, связанных с их отделом.

Это всего лишь небольшой снимок возможных возможностей предприятия по распределению воды. Есть еще много областей особого внимания, таких как проектирование, управление персоналом, управление, бухгалтерский учет и строительство, и это лишь некоторые из них. Тем не менее, это хороший список, чтобы дать человеку некоторое представление о работе системы распределения.

Эта страница под названием 1.6: Water Distribution Systems and Operations распространяется по лицензии CC BY и была создана, изменена и/или курирована College of the Canyons (ZTC Textbooks) .

Насосные станции

Насосные станции в системе распределения воды необходимы там, где вода закачивается непосредственно в систему (например, из озера) или где необходимо повысить давление из-за недостаточной разницы уровней воды в системах самотечного распределения. Существует два основных типа насосов: вертикальные турбинные насосы и центробежные насосы. Капитальные затраты высоки, но самая дорогая часть — это энергоснабжение насосов (в основном электрическое). Поэтому очень важно, чтобы насосы имели высокую степень эффективности и правильно обслуживались. Чтобы гарантировать безопасное качество воды, необходимо избегать перекрестного соединения систем питьевой воды и удаления отходов.

пресная вода, питьевая вода

Введение

Насосы — это устройства, используемые для перекачки воды из точки А в точку Б с напором для преодоления сопротивления на ее пути. Важно понимать различные типы насосов, их применение, конструктивные различия и процедуры, используемые для их эксплуатации и технического обслуживания (ВСЕМИРНЫЙ БАНК, 2012 г.). Насосные станции используются для надежной и эффективной транспортировки и распределения пресной воды, чтобы гарантировать доступность для людей, промышленности и сельского хозяйства (ABB 2012) (см. также использование воды).

Основные принципы проектирования

Адаптировано из ГАЙЕР (2012)

Главные насосные станции, подающие воду в распределительную сеть, располагаются вблизи водоочистных сооружений или хранилищ питьевой воды и перекачивают непосредственно в систему трубопроводов. Насосы, которые перекачивают непосредственно в линии электропередачи и распределительные системы, иногда называют насосами с высоким подъемом.

Бустерные насосы — это дополнительные насосы, используемые для локального или временного повышения давления. Бустерные насосные станции обычно располагаются удаленно от основной насосной станции, например, в холмистой местности, где требуются зоны высокого давления, или для обработки пиковых потоков в распределительной системе, которая в противном случае может справиться с нормальными требованиями к потоку.

Если насосная станция добавляется к существующей установке, перед проектированием добавления необходимо проконсультироваться с предыдущим планированием и проектированием, которые основаны на общем гидравлическом анализе системы (см. также проект сети и размеры).

Основной целью проекта «Мелен» (Стамбул, Турция) является обеспечение питьевой водой 15-миллионного города Стамбула до 2040 года. насосные станции мощностью макс. 200 720,000 м3/сутки на водоочистные сооружения в Джумхуриете. Затем очищенная вода перекачивается через подводный туннель под проливом Босфор в Стамбул. Источник: АББ (2012 г.)

Размер каждого компонента в системе распределения будет зависеть от эффективной комбинации основных элементов системы:

• Источник поставки
• Хранение (например, в резервуарах)
• Распределительный трубопровод
• накачка

Расположение насосной станции и водозаборного сооружения (см. также забор воды из озер и рек), а также предполагаемый напор и производительность являются основными факторами при выборе насосов. Функция насосной станции в общей работе распределительной системы также может влиять на определение пропускной способности.

Типы насосов

Адаптировано из ГАЙЕР (2012)

Обычно для перекачки питьевой воды используются два типа насосов.

• Вертикальный турбинный насос (линейный и погружной типы)
• Центробежный горизонтальный или вертикальный насос с разъемным корпусом, предназначенный для обслуживания водопроводных сооружений.

Вы также можете найти более подробную информацию о насосах в: ВСЕМИРНЫЙ БАНК (2012) (см. главу 14).

Производительность насоса

Адаптировано из ВСЕМИРНЫЙ БАНК (2012 г.)

• Если насос используется непосредственно для подачи воды без резервуара, производительность должна быть равна потребности в часы пик.
• Если в системе водораспределения есть резервуар, производительность насоса должна быть равна максимальной суточной потребности.

Выбор насоса

Адаптировано из ВСЕМИРНЫЙ БАНК (2012 г.)

• Если уровень перекачиваемой воды менее 6 метров, используйте центробежный насос (максимальная высота всасывания = 6 метров).
• Если уровень откачиваемой воды от 6 до 20 метров, используйте струйные насосы или погружной насос.
• Если PWL превышает 20 метров, используйте погружной или турбинный насос с вертикальным валом.

Блок питания для насосов

Адаптировано из ВСЕМИРНЫЙ БАНК (2012 г.)

В качестве источников энергии для насосов обычно используются электрические, бензиновые или дизельные двигатели. Однако электродвигатель является наиболее предпочтительным источником энергии из-за его надежности, относительно низкой стоимости электроэнергии и экологических соображений, таких как чистота, относительно низкий уровень шума и низкий уровень выбросов загрязняющих веществ. Электрический насос также может работать от солнечной энергии. Тепловые датчики, устанавливаемые в обмотки при изготовлении, должны защищать электродвигатели. Эти датчики отключают двигатель в случае низкого напряжения или изменения фазы до того, как может быть нанесен ущерб.

Соображения стоимости

Насосная станция имеет смысл только при наличии правильно спланированной распределительной сети. Это требует большого количества строительных материалов, электричества, технического обслуживания и, конечно же, профессионального проектирования. Кроме того, стоимость строительства и монтажа высока. Следовательно, вся система является довольно дорогой и устойчивой только в том случае, если можно обеспечить эксплуатацию и техническое обслуживание (см. также эксплуатация и техническое обслуживание или обеспечение устойчивости).

Стоимость энергии является одной из самых больших статей затрат в системе водоснабжения. Поскольку для перекачивания, транспортировки и подачи воды требуется большое количество электроэнергии, рентабельность некоторых предприятий, таких как ирригационные районы или рыбоводческие фермы, которые используют воду в качестве производственного ресурса, в значительной степени зависит от затрат на энергию (PULIDO-CALVO & GUTIERREZ). -ESTRADA 2011). Поэтому очень важно, чтобы степень эффективности насосов была очень высокой. В Швейцарии, например, высокоразвитая система водоснабжения требует 1/5 потребляемой населением электроэнергии (SCHNEEMANN 2011).

Аспекты здоровья

Следует избегать перекрестного соединения системы распределения питьевой воды и удаления отходов. Этот риск обычно выше в общественных, промышленных и коммерческих помещениях, где необходимо управлять двойными системами водоснабжения, циркуляционными насосами, токсичными отходами и другими факторами. Также существуют риски в многоэтажных зданиях, где используются бустерные насосы для повышения давления в сети, и в специальных системах, используемых в больницах, стоматологических и ветеринарных кабинетах. Однако даже стандартные односемейные жилые дома представляют опасность для здоровья как жильцов, так и соседей, если установлена ​​неисправная сантехника или если сантехника не обслуживается (ВОЗ, 2006 г.). Дополнительную информацию см. в разделе Предотвращение повторного загрязнения.

Эксплуатация и техническое обслуживание

Управление насосом может быть ручным или автоматическим. Для небольших систем ручное управление может работать очень хорошо. Операторы могут запустить насос утром и, имея некоторый опыт работы, смогут оценить время, необходимое для удовлетворения утреннего пикового спроса и заполнения резервуара. Когда бак наполняется, насос отключается. Насос снова запускается, когда уровень воды в баке снижается до минимального уровня воды. При автоматическом управлении запуск и отключение насоса запускается либо поплавком, либо давлением, при этом оператору не требуется принимать или оценивать графики циклов откачки (ВСЕМИРНЫЙ БАНК, 2012 г.). Насосы нуждаются в механическом обслуживании (например, смазке) по требованию производителя.

Главные насосные станции перекачивают воду непосредственно в распределительную систему. Бустерные насосы помогают повысить давление в системе, например, перекачивая воду с земли на крышу.

Необходим для трубопроводных распределительных систем.

Высокий, если помпы эффективны.

Высокая (особенно по питанию).

Требуются специалисты по проектированию и надзору за строительством.

Ручное (для небольших распределительных систем) или автоматическое управление насосом.

Если в хорошем состоянии и построен, высокий.

Обеспечивает постоянное давление в трубопроводной распределительной системе даже при высоком пиковом расходе.

Высокие капитальные и электрические затраты.

Насосные станции необходимы там, где необходимо перекачивать большие объемы воды по трубопроводной системе распределения. Бустерные насосы необходимы там, где необходимо увеличить давление воды в распределительной системе (например, перекачка из самотечного резервуара на уровне земли или подвала в гравитационный резервуар на крыше) (ВОЗ, 2006 г.).

система водоснабжения

Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Пожалуйста, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам, если у вас есть какие-либо вопросы.

Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, следует ли пересматривать статью.

Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Пожалуйста, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам, если у вас есть какие-либо вопросы.

Прочтите краткий обзор этой темы

система водоснабжения, инфраструктура для сбора, передачи, очистки, хранения и распределения воды для жилых домов, коммерческих учреждений, промышленности и ирригации, а также для таких общественных нужд, как пожаротушение и промывка улиц. Из всех коммунальных услуг обеспечение населения питьевой водой является, пожалуй, наиболее важным. Люди зависят от воды для питья, приготовления пищи, стирки, выноса отходов и других бытовых нужд. Системы водоснабжения также должны соответствовать требованиям для общественной, коммерческой и производственной деятельности. Во всех случаях вода должна соответствовать требованиям как по качеству, так и по количеству.

Историческое прошлое

Разработки в системах снабжения

Вода была важным фактором в размещении первых оседлых сообществ, и эволюция общественных систем водоснабжения напрямую связана с ростом городов. В освоении водных ресурсов за пределами их естественного состояния в реках, озерах и родниках рытье неглубоких колодцев было, вероятно, самым ранним нововведением. По мере увеличения потребности в воде и разработки инструментов колодцы стали углубляться. Выложенные кирпичом колодцы были построены горожанами в бассейне реки Инд еще в 2500 году до нашей эры, а колодцы глубиной почти 500 метров (более 1,600 футов), как известно, использовались в Древнем Китае.

Возведение Qanats, слегка наклонные туннели, проложенные в склонах холмов, которые содержали грунтовые воды, вероятно, возникли в древней Персии около 700 г. до н.э. Со склонов холмов вода самотеком подавалась по открытым каналам в близлежащие города. Использование Qanats получили широкое распространение по всему региону, и некоторые из них существуют до сих пор. До 1933 года иранская столица Тегеран полностью получала воду из системы Qanats.

Необходимость направлять воду из отдаленных источников была результатом роста городских сообществ. Среди наиболее примечательных древних систем водоснабжения — акведуки, построенные между 312 г. до н. э. и 455 г. н. э. по всей Римской империи. Некоторые из этих впечатляющих работ все еще существуют. В трудах Секста Юлия Фронтина (который был назначен начальником римских акведуков в 97 г. н.э.) содержится информация о проектировании и строительстве 11 основных акведуков, которые снабжали сам Рим. Типичный римский акведук, простирающийся от дальнего родникового района, озера или реки, включал ряд подземных и надземных каналов. Самой длинной была Аква Марсия, построенная в 144 г. до н.э. Его источник находился примерно в 37 км (23 милях) от Рима. Однако сам акведук имел длину 92 км (57 миль), потому что ему приходилось извиваться вдоль контуров суши, чтобы поддерживать постоянный поток воды. Около 80 км (50 миль) акведук находился под землей в крытой траншее, и только последние 11 км (7 миль) он проходил над землей по аркаде. Фактически, большая часть общей длины акведуков, питающих Рим (около 420 км [260 миль]), была построена в виде крытых траншей или туннелей. При пересечении долины акведуки поддерживались аркадами, состоящими из одного или нескольких уровней массивных гранитных опор и впечатляющих арок.

Акведуки заканчивались в Риме распределительными резервуарами, из которых вода подавалась в общественные бани или фонтаны. Несколько очень богатых или привилегированных граждан имели водопровод прямо в свои дома, но большинство людей носили воду в контейнерах из общественного фонтана. Вода текла постоянно, излишки использовались для очистки улиц и промывки канализации.

Древние акведуки и трубопроводы не выдерживали большого давления. Каналы строились из тесаного камня, кирпича, щебня или грубого бетона. Трубы обычно делались из просверленного камня или выдолбленных деревянных бревен, хотя также использовались глиняные и свинцовые трубы. В средние века не было заметного прогресса в методах или материалах, используемых для транспортировки и распределения воды.

Чугунные трубы с соединениями, способными выдерживать высокое давление, почти не использовались до начала 19 века. Примерно в то же время паровая машина была впервые применена для откачки воды, что позволило всем, кроме самых маленьких сообществ, получать питьевую воду непосредственно в отдельные дома. Асбестоцемент, ковкий чугун, железобетон и сталь стали использоваться в качестве материалов для водопроводов в 20 веке.

Разработки в области водоподготовки

В дополнение к количеству водоснабжения, качество воды также вызывает озабоченность. Даже древние понимали важность чистоты воды. Санскритские писания, датируемые 2000 г. до н. э., рассказывают, как очищать грязную воду путем кипячения и фильтрации. Но только в середине 19 века была доказана прямая связь между загрязненной водой и болезнью (холерой), и только в конце того же века немецкий бактериолог Роберт Кох доказал микробную теорию болезней, создание научных основ очистки и санитарии питьевой воды.

Водоподготовка – это изменение источника воды для достижения качества, соответствующего поставленным целям. В конце 19-го и начале 20-го века главной целью была ликвидация смертельных болезней, передающихся через воду. Примерно в то же время началась очистка общественной питьевой воды от патогенных или болезнетворных микроорганизмов. Методы очистки включали фильтрацию через песок, а также использование хлора для дезинфекции. Фактическая ликвидация таких болезней, как холера и брюшной тиф, в развитых странах доказала успех этой технологии очистки воды. В развивающихся странах болезни, передающиеся через воду, по-прежнему являются главной проблемой качества воды.

В промышленно развитых странах озабоченность переключилась на хронические последствия для здоровья, связанные с химическим загрязнением. Например, предполагается, что следовые количества некоторых синтетических органических веществ в питьевой воде вызывают рак у людей. Свинец в питьевой воде, обычно выделяемый из проржавевших свинцовых труб, может привести к постепенному отравлению свинцом и вызвать задержку развития у детей. Дополнительная цель снижения таких рисков для здоровья видна в постоянно растущем числе факторов, включаемых в стандарты питьевой воды.

Источники воды

Глобальное распространение

Вода присутствует в изобилии на поверхности Земли и под ней, но менее 1 процента ее составляет жидкая пресная вода. Большая часть воды на Земле, которая оценивается в 1.4 миллиарда кубических километров (326 миллионов кубических миль), находится в океанах или заморожена в полярных ледяных шапках и ледниках. Океанская вода содержит около 35 граммов на литр (4.5 унции на галлон) растворенных минералов или солей, что делает ее непригодной для питья и для большинства промышленных или сельскохозяйственных целей.

Существует достаточно пресной воды — воды, содержащей менее 3 граммов солей на литр или менее одной восьмой унции солей на галлон, — чтобы удовлетворить все потребности человека. Однако она не всегда доступна в то время и в том месте, где она необходима, и она неравномерно распределена по земному шару, что иногда приводит к нехватке воды для уязвимых сообществ. Во многих местах наличие воды хорошего качества еще больше сокращается из-за развития городов, промышленного роста и загрязнения окружающей среды.