Значительно возросшее водопотребление требует более рационально использовать водоисточники. Уже сегодня и некоторых районах страны рост водопотребления лимитируется водными ресурсами. Положение усугубляется тем, что из-за недостаточно полной очистки сточных вод, объем которых возрастает одновременно с водопотреблением, загрязнены многие реки и водохранилища. Вода этих водоемов уже не может быть повторно и многократно использована для снабжения потребителей, расположенных ниже по течению, без обработки сложными и дорогостоящими методами. Вместе с тем, если будет налажена надлежащая очистка сточных вод, сбрасываемых в водоем, водозабор из них может в 3 раза и более превысить величину природного стока. Таким образом, в первую очередь выдвигается задача ликвидации загрязнения водоемов.

В настоящее время в 62 % городов водоснабжение базируется целиком на подземных водах, в 21 % городов имеются смешанные источники водоснабжения и лишь 17 % городов используют поверхностные источники. Их доля в водопотреблении страны составляет 60 %, так как источники используются крупными городами (с водопотреблением более 100 тыс. м/сут).

Запасы подземных вод не беспредельны, поэтому следует стремиться к их пополнению. Исследованиями последних лет определены два основных направления расширения масштабов использования подземных вод: искусственное пополнение запасов и использование вод, которые необходимо дополнительно обработать (удалить железо, фтор, соли жесткости и др.).[15]

Подача и распределение воды

Системы подачи и распределения воды являются наиболее крупными комплексами сооружений, обеспечивающих транспортирование воды на территорию снабжаемых объектов, распределение ее и доставку потребителям.

Водопроводная сеть должна удовлетворять следующим основным требованиям:

а) обеспечивать подачу заданных объемов воды к местам ее потребления под требуемым напором;

б) обладать достаточной степенью надежности и бесперебойно снабжать водой потребителей.

Линии водопроводных сетей монтируют из труб, которые доставляют с заводов, а на месте строительства осуществляют лишь их соединение и укладку. В настоящее время для водопроводных сетей применяют трубы из чугуна, стали, асбестоцемента и железобетона. На сети водопроводов в специально устроенных колодцах размещают запорную и регулирующую арматуру: задвижки, затворы и т. д.

Системы подачи и распределения воды начинаются с водозаборных сооружений.Речные водозаборы устраивают выше населенного пункта, чтобы обеспечить возможность организации зон санитарной охраны. Речные водозаборные устройства могут располагаться у берега (при достаточной глубине реки у берега), а также в русле реки на определенном расстоянии от берега (при небольшой глубине реки у берега). При использовании подземных водоисточников в качестве водозаборных устройств применяют трубчатые буровые колодцы, шахтные колодцы и др.

Темпы развития системы подачи и распределения воды (ПРВ) иногда отстают от роста водопотребления, что приводит к трудностям в водоснабжении. В этих условиях важным путем улучшения водоснабжения городов являются разработка и внедрение мер интенсификации работы всех звеньев системы добычи, производства и транспортирования воды.

В процессе эксплуатации систем подачи и распределения воды их необходимо периодически обследовать. В настоящее время разработана и широко используется методика оценки эффективности действия системы подачи и распределения воды, основанная па построении эквивалентной модели, которая по своим параметрам (гидравлическому сопротивлению участков трубопроводов, характеристике насосных станций, расчетным значениям расходов воды) с достаточной степенью точности соответствует фактическим техническим характеристикам и сложившимся режимам работы реальной обследуемой системы ПРВ. Эквивалентная модель представляет собой расчетную схему действующей системы подачи и распределения воды для фиксированного режима водоотбора, па которой отражены расходно-напорные характеристики водопитателей, участков трубопроводов и потребителей. По эквивалентной модели рассчитывают мероприятия, направленные на улучшение водоснабжения потребителей, экономию электроэнергии и воды (за счет снижения избыточных напоров) и оценивают их технико-экономическую эффективность. При этом возможно определить работу системы подачи и распределения воды при других режимах водозабора, а также для вариантов присоединения новых потребителей и увеличения подачи воды в сеть от существующих или вновь вводимых в эксплуатацию источников водоснабжения.[16]

По мере эксплуатации водопроводов их внутренние поверхность обрастает за счет интенсивного процесса коррозии. Обрастания имеют бугристый характер и в значительной степени снижают пропускную способность трубопровода. Для диагностирования состояния внутренней поверхности трубопроводов разработан простой способ определения фактических гидравлических характеристик. Он основан на зависимости распределения скоростей потока от гидравлического сопротивления трубопровода и предусматривает измерение скоростей только в двух точках сечения трубы. Скорости движения воды измеряют напорной трубкой и по полученным значениям определяют фактическое гидравлическое сопротивление трубопровода. Этим способом определяют гидравлическое сопротивление труб с бугристыми обрастаниями, размеры которых не превышают 3 % диаметра трубы.

При уменьшении водопотребления ниже расчетного и сети возникают избыточные напоры, обусловливающие перерасход электроэнергии (до 20%) и увеличение потерь воды, повышается вероятность аварий на трубопроводах. Поскольку у центробежных насосов напор и подача обратно пропорциональны, возникает избыточный напор. Он может наблюдаться и в часы максимального водопотребления, если установленные насосы неправильно подобраны (например, рассчитаны на работу при больших расходах воды). Избыточные напоры на выходе из насосной станции являются основным источником потерь энергии. Для ликвидации избыточных напоров обычно прибегают к дросселированию с помощью задвижек на напорном трубопроводе. Это позволяет снизить давление в сети до требуемых значений, но не устраняет перерасхода электроэнергии.

Для уменьшения расхода электроэнергии за счет сокращения величины избыточных напоров применяют следующие способы:

замену насосного оборудования, в том числе использование нескольких однотипных или разнотипных насосов;

обточку рабочих колес насосов;

регулирование частоты вращения насоса.

Устранить избыточные напоры можно также рациональным использованием и устройством регулирующих емкостей па водопроводной сети. Так, рациональное использование этих емкостей у крупных потребителей воды заключается в том, что в период максимального водопотребления в городе этим предприятиям вода не подается, а в ночные часы заполняются их регулирующие емкости. Подобная схема водоснабжения сглаживает неравномерность подачи воды. Резервуары делают с разрывом струи, поэтому вода из них поступает только на промышленные предприятия и не может вернуться в городскую сеть, что исключает проникание загрязнений в систему ПРВ. Улучшить обеспечение населения питьевой водой возможно не только за счет строительств новых и интенсификации работы существующих сооружений предприятии системы коммунального водоснабжения, но и за счет уменьшения потерь воды у потребителей. Наиболее существенные виды потерь воды - утечки через санитарно-техническую арматуру и неэкономное использование воды в быту.[17]