Устройство наружной водопроводной сети города и требования, предъявляемые к ней. Материал водопроводных труб и типы их соединений.

Одним из основных элементов системы водоснабжения является водопроводная сеть, которая неразрывно связана с работой водопровода, насосная станция, которая подает воду в сеть, а также регулирующая емкость. Наружная водопроводная сеть в отличие от водоводов не только транспортирует воду, но и распределяет её по потребителям. До 60% стоимости сооружения систем водоснабжения городов приходится на долю устройства наружной водопроводной сети.

Водопроводная наружная сеть должна удовлетворять следующим основным требованиям:

- обеспечивать подачу заданного количества и качества воды потребителям под требуемым напором;

- обеспечивать экологическую надежность и бесперебойность снабжения водой потребителей (с учетом перспектив их роста);

- быть экономичной.

Все эти требования достигаются решением следующих основных задач:

- выбором экологически чистого, экономичного и надежного материала труб;

- правильным выполнением гидравлического расчета сети (определение экономически выгодных диаметров труб и потерь напора в сети);

- правильным выбором конфигурации наружной водопроводной сети в плане.

В практике водоснабжения используют два основных вида сетей - разветвленные (тупиковые) и кольцевые. Кольцевые представляют собой систему замкнутых контуров или колец (рис.5).

Рисунок 5 – Виды водопроводных сетей: а – тупиковые; б – кольцевые.

Тупиковые сети, прокладываются к потребителям по кратчайшему расстоянию и требуют минимальных, по сравнению с кольцевыми и комбинированными сетями, затрат на устройство сетей. Принципиальным недостатком тупиковых сетей является низкая надежность водоснабжения, обусловленная тем, что при аварии на каком-либо участке трубопроводной системы прекращается подача воды всем потребителям, расположенным за местом аварии по ходу движения воды (рис.6).

Рисунок 6 – Тупиковые водопроводные сети. 1 – водоводы; 2 - магистральные водопроводы; 3 – распределительные трубопроводы; 4 – кварталы застройки.

Кольцевые сети, выгодно отличаются от тупиковых большей надежностью водоснабжения, так как в них предусмотрена возможность подачи воды потребителям в обход аварийного участка, однако достигается это за счет увеличения общей протяженности водопроводных сетей их удорожания (рис.7).

Рисунок 7– Кольцевые водопроводные сети. 1 – водоводы; 2 - магистральные водопроводы; 3 – распределительные трубопроводы; 4 - кварталы.

Так же могут, применяться и комбинированные сети, которые представляют собой сочетание кольцевых и тупиковых сетей в составе единой системы водоснабжения поселения (рис. 8).

Рисунок 8 – Комбинированные водопроводные сети. 1 – водоводы; 2 - магистральные водопроводы; 3 – распределительные трубопроводы; 4 - кварталы.

В современной практике строительства наружных водопроводов применяется широкий диапазон материалов для изготовления водо­проводных труб.

На выбор типа материала труб существенное влияние оказыва­ют следующие факторы:

- экология района прокладки: сейсмичность района прокладки, са­нитарные условия, агрессивность грунтов и воды, климатические условия, гидрогеология грунтов, их механическая прочность;

- сроки эксплуатации труб;

- статические расчеты: внутреннего гидростатического давления в трубах, массы грунта и временных нагрузок, возможности образования вакуума в трубах.

Ниже представлены наиболее часто использующиеся виды водопроводных труб:

Чугунные раструбные трубы (ГОСТ 9583 — 75*) с противокоррозийным покрытием, выполненным в за­водских условиях, широко применяются при устройстве наружных водопроводов. Они долговечны, но плохо сопротивляются динами­ческим нагрузкам и требуют большого расхода металла.

Асбестонементные трубы (ГОСТ 539—80*) прочны, стойки к коррозии, ма­лотеплопроводны, имеют малую массу, но плохо сопротивляются ударам, динамическим нагрузкам и не экологичны.

Железобетонные напорные трубы (ГОСТ 12586.01—83* и ГОСТ 12586.1—83*) из­готавливаются в большом диапазоне диаметров на различные внут­ренние давления, широко применяются для прокладки магистраль­ных водопроводов и водоводов.

Полиэтиленовые трубы (ГОСТ 18599—83*) стойки против кор­розии, обладают небольшой массой, достаточно механически про­чны, долговечны, но имеют большой коэффициент линейного рас­ширения.

Стальные трубы электросварные (ГОСТ 10704—91*, 8696—74*) в системах водоснабжения применяют в основном для водово­дов, работающих при значительных внутренних давлениях, а также для водопроводных линий при их укладке в сейсмических районах, при устройстве дюкеров.

Для наружных водопроводных сетей применяют чугунные, стальные и асбестоцементные трубы, а в последнее время также пластмассовые трубы. Для водоводов применяют чугунные, стальные, железобетонные трубы, в отдельных случаях деревянные (из клепок) (рис. 9).

Рисунок 9 – Виды труб: 1) чугунные; 2) асбестоцементные; 3) деревянные.

В местах ответвлений чугунных труб, поворотов, переходов от одного диаметра к другому используют фасонные части, изготовляемые из чугуна. Соединяют чугунные трубы при помощи раструбов. Для заделки раструба кольцевое пространство между внутренней стенкой и наружной стенкой другой трубы (примерно на половину глубины раструба) плотно законопачивают просмоленной прядью посредством конопатки. Остальную часть раструба заделывают асбестоцементом и тщательно уплотняют при помощи молотка и специальной чеканки. Гидравлическое испытание таких соединений производят не раньше чем через 12-24 ч после чеканки. Асбестоцементные стыки сравнительно эластичны и коррозионно-стойки.

Стальные трубы применяют главным образом при укладке труб в макропористых грунтах, в сейсмических районах, при устройстве переходов под дорогами, дюкеров, где требуется большая сопротивляемость динамическим нагрузкам и изгибающим усилиям. Фасонные части для соединения стальных труб применяют также стальные, из листовой стали или из отрезков труб, вырезаемых по выкройкам и свариваемых между собой. Оцинкованные стальные трубы используют для хозяйственно-питьевых водопроводов, а неоцинкованные (черные) для отопления. Для наружных водопроводных сетей эти трубы применяют в редких случаях - для устройства ответвлений небольшого диаметра, а также для временных водопроводов. Стальные трубы соединяют посредством сварки иногда на резьбовых муфтах. Стальные трубы, уложенные в землю, подвергаются большой коррозии, вызывающей разрушение металла труб. Для защиты от коррозии покрывают битумной мастикой и крафт-бумагой в 1-3 слоя.

Преимуществами асбестоцементных труб являются их диэлектричность, вследствие которой трубы не подвергаются действию блуждающих электрических токов, малая теплопроводность, небольшой вес, гладкость стенок, сохраняющаяся в процессе эксплуатации, стойкость в отношении коррозии и достаточная механическая прочность. К недостаткам таких труб следует отнести их плохую сопротивляемость ударам и динамическим нагрузкам - требуется особая осторожность при транспортировании и укладке их. Асбестоцементные трубы соединяют посредством асбестоцементных муфт с уплотнением их резиновыми кольцами. Для более гибкого соединения применяют специальные металлические муфты с болтовыми соединениями (рис. 10).

Рисунок 10 - Раструбное стыковое соединение асбестоцементных труб: