Актуальность исследований заключается в следующем. Городское хозяйство

Глава 1. Расчет водоснабжения города
Системы водоснабжения играют важную роль в жизни города. Системы водоснабжения, включающие в себя сооружения и установки для забора и подъема воды, очистки ее до установленных требований, транспортирования и подачи потребителям, проектиру­ются в зависимости от состава и нагрузок потребителей, от наличия и расположения источников водоснабжения.
В настоящее время в России 98% городов и 84% поселков го­родского типа имеют системы централизованного водоснабжения. В состав системы водоснабжения города входят: водоприемники, очи­стные сооружения, водонапорные резервуары, водоотводы, разводя­щая сеть водопровода.
Одной из основных задач является выбор источника водоснаб­жения города. По виду источника водозабора выделяют: поверхност­ные (например, реки, озера), подземные (например, артезианские, грунтовые воды), смешанные (поверхностные и подземные).
Водоприемники из поверхностных источников следует распола­гать выше населенного места и других источников загрязнения реки. При этом обязательно учитывается гидрологический режим реки. Водозаборы подземных вод необходимо располагать в местах, где могут быть обеспечены надлежащие санитарно-гигиенические усло­вия, и обязательно вне промышленных и селитебных территорий. Использование подземных источников при их достаточной мощно­сти более предпочтительно, так как качество этой воды значительно выше, чем воды из поверхностных источников.
Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водо­проводных сооружений состоят из первого и второго пояса. Террито­рия первого пояса находится под охраной; на ней запрещаются все виды строительства и проживание людей. Границы этой зоны уста­навливаются с учетом перспективного развития водопроводных сооружений. На территории второго пояса использование земель и водного зеркала допускается только по разрешению органов СЭС.
Выделяют следующие типы водопотребления: хозяйственно-питьевое, производственное и противопожарное.
Для приведения воды, подаваемой для хозяйственно-питьевых целей, в соответствие с требованиями ГОСТа, проводят очистку воды на очистных сооружениях. Размеры земельных участков для станций очистки воды принимаются в зависимости от их производительности в соответствии с требованиями СНиП 2.07.01-05.
Для обеспечения бесперебойного водоснабжения населенного пункта целесообразно проектирование кольцевых водопроводных сетей.
Система водоотведения (канализации) включает в себя сети и сооружения для приема жидкостей и их транспортировки к очистным со­оружениям, очистки стоков, выпуска в водоемы.
Различают три вида сточных вод: хозяйственно-бытовые, про­изводственные и ливневые (дождевые). В зависимости от способа водоотведения выделяются следующие виды канализационных сис­тем: общесплавная, раздельная, полураздельная и комбинированная. В связи с тем, что методы очистки разных типов стоков сильно раз­личаются, то экономическое и экологическое преимущество имеет комбинация разных канализационных систем для каждого города.
Ливневая канализация, как правило, отделена от остальной сети. В ряде малых городов атмосферные осадки отводят по открытым лоткам и кюветам. Проектирование общей канализации хозяйствен­но-бытовых, производственных и ливневых стоков исключает возмож­ность вовлечения в хозяйственный оборот большого объема менее за­грязненных ливневых стоков без значительных затрат по очистке.
Сточные воды отдельных кварталов собираются коллекторами, которые затем объединяются в главный коллектор, доводящий стоки до очистных сооружений. Схема может быть централизованной, когда все стоки сводятся на одни очистные сооружения, и децентрали­зованной.
Важнейшим объектом являются сооружения очистки. В на­стоящее время приняты следующие методы очистки: механическая, химическая, биологическая. Размеры земельных участков для стан­ций очистки воды принимаются по проектам в зависимости от их производительности. Недостаточное внимание к очистным подсис­темам может поставить город на грань экологической катастрофы.
Схема расположения основных объектов канализации опреде­ляется рельефом местности, планом застройки города, гидрогеологи­ческими, санитарными и другими условиями.
Исходя из варианта работы имелись следующие исходные данные:

• 
  общая подача всех скважин к началу проектного периода 181 тыс. м /сут;
  
• 
  численность населения города 220 тыс.чел.;
  
• 
  количество израсходованной воды в году, предшествующем перспективному периоду 142 тыс. м³ ;
  
• 
  общая площадь улиц 3367 га;
  
• 
  максимальный суточный расход воды 200 м³/сут.
  

Имея, процентное соотношение районов города и общую численность населения определяем численность населения каждого района. Так, например, зная, что в первом районе составляет 15,8 %, найдем количество численности населения путем умножения общей численности населения на имеющийся процент. Таким образом, получим 220*15,8%/100=34,76. Аналогично находим и все остальные районы (Таблица 1.1.). По условию задания к курсовому проекту, находим численность населения в тех же района, без увеличения процентного соотношения районов, в перспективном периоде. Результаты указаны в Таблице 1.1.

Таблица 1.1.

Районы водоснабжения в зависимости от численности их населения
Районы водоснабжения	Численность населения, в % от общей численности	Численность населения, тыс. чел.
I	15,8	106,49
II	16,2	109,11
III	17,1	115,25
IV	18,1	121,99
V	16	107,84
VI	16,8	113,23
Всего	100	674

Более наглядно численность населения по районам можно изобразить на рисунке 1.1.

Рис. 1.1. Численность населения по районам
Водопотребление повсюду быстро растет, однако, не только из-за увеличения численности населения, а также вследствие урбанизации, индустриализации и в особенности развития сельскохозяйственного производства, в частности орошаемого земледелия. Суточное мировое потребление воды достигло 26 540 млрд. л, или 4280 л на человека. 72% от этого объема расходуется на орошение, а 17,5% – на промышленные нужды. Около 69% ирригационных вод утрачено безвозвратно. Целлюлозно-бумажная промышленность – одна из самых водоемких вследствие огромного объема перерабатываемого сырья. На производство каждой тонны целлюлозы и бумаги в среднем затрачивается 150 000 л воды во Франции и 236 000 л в США. В процессе производства газетной бумаги на Тайване и в Канаде расходуется около 190 000 л воды на 1 т продукции, производство же тонны высококачественной бумаги в Швеции требует 1 млн. л воды.
Топливная промышленность. Для производства 1000 л высококачественного авиационного бензина необходимо 25 000 л воды, а автомобильного бензина – на две трети меньше.
Текстильная промышленность требует много воды для замачивания сырья, его очистки и промывки, отбеливания, крашения и отделки тканей и для других технологических процессов. Для производства каждой тонны хлопчатобумажной ткани необходимо от 10 000 до 250 000 л воды, шерстяной – до 400 000 л. Изготовление синтетических тканей требует значительно больше воды – до 2 млн. л на 1 т продукции.
Металлургическая промышленность. В ЮАР при добыче 1 т золотой руды расходуется 1000 л воды, в США при добыче 1 т железной руды 4000 л и 1 т бокситов – 12 000 л. Для производства железа и стали в США требуется примерно 86 000 л воды на каждую тонну продукции, но до 4000 л из них составляют безвозвратные потери (главным образом, на испарение), и, следовательно, примерно 82 000 л воды может быть использовано повторно. Водопотребление в черной металлургии значительно варьирует по странам. На производство 1 т чугуна в чушках в Канаде тратится 130 000 л воды, на выплавку 1 т чугуна в доменной печи в США – 103 000 л, стали в электропечах во Франции – 40 000 л, а в Германии – 8000–12 000 л.
Электроэнергетика. Для производства электроэнергии на ГЭС используется энергия падающей воды, приводящая в движение гидравлические турбины. В США на ГЭС ежедневно расходуется 10 600 млрд. л воды. В таблице 1.3. указан расход воды на промышленные нужды по районам.
Вода необходима для жизни. При проектировании зданий, особенно жилых, требуется, чтобы во все жилища без исключения подавалась вода в соответствии с их основными потребностями. Фактически это обеспечивается действующими законами.
В течение последних ночных часов, когда в жилом доме разбор горячей воды очень мал или его нет совсем, температура воды, стоящей неподвижно в трубопроводах, падает примерно до температуры здания. Первый проснувшийся житель, спуская воду рано утром, обнаруживает, что вода холодная и нужно выпустить большое количество воды, преж­де чем она станет горячей. Решение этой проблемы заключается в установке дополнительной системы трубопроводов, позволяющей медленно циркулировать воде по трубам и через водоподогреватель. Циркуляция может осуществляться гравитационным способом, под действием раз­ности массы наиболее горячей и прохладной воды, подобно тому, как циркулирует вода в системе отопления. Часто для этой цели устанав­ливают циркуляционный насос.
И последний вопрос, который необходимо рассмотреть,—это безо­пасность работы системы. Так как воду нагревают больше, чем на 4°С, она расширяется. Далее будет показано, что воздухосборники на водопроводных линиях демпфируют это расширение, но при значительном расширении или если воздухосборники переполнены водой, необходи­мо иметь предохранительный клапан, который бы открывался автомати­чески и, выпуская некоторое количество воды, сбрасывал давление в системе. Обычно достаточно бывает сбросить небольшое количество воды. Вторая опасность заключается в возможной поломке терморегуляторов нагревателя, что может привести к недопустимо высокому на­греву воды. Это тоже заставляет устанавливать предохранительный кла­пан, не позволяющий очень горячей воде попасть к потребителю. Эти две функции обычно возлагают на один и тот же клапан, называющийся термопневматическим предохранительным клапаном. В любой момент совершенно неожиданно он может полностью открыться. Чтобы предо­хранить людей от травмы, к клапану присоединяют трубопровод и отводят его в безопасное место, желательно непосредственно над приемником сточных вод. Особенно об этом следует помнить при установке индивидуального водоподогревателя в отдельном доме. Сброс от предохранительного клапана должен быть выведен в такое место, где он никому и ничему не может принести вреда.