Как выполняется проектирование водоснабжения и канализации

Водопровод и канализация входят в обустройство зданий и сооружений, где живет, отдыхает и работает человек. Монтаж водоснабжающих и сточных сетей выполняют по индивидуальным проектам.

Как происходит проектирование водоснабжения и канализации

Проектирование систем водоснабжения и канализации ведут поэтапно. Собирают исходную информацию об объекте: генплан с коммуникациями, геологические характеристики, технические условия. На основе полученных данных формируют техническое задание и составляют проект.

Разработка проекта решает следующие задачи:

• Расчет водопотребления, требуемого напора воды, объема стоков.
• Составление плана водоснабжения и канализации.
• Выбор материалов и оборудования.

Сначала определяют источник питьевой воды: центральный водопровод, колодец или скважина. Если городские сети не подключены, выбирают подходящий способ получения горячей воды: теплообменник, электрический водонагреватель или газовый бойлер.

Назначают место установки септика, если отсутствует подключение к общей канализации. Септик проектируют на расстоянии от 30 м до скважины, а основной канализационный стояк располагают у ближайшей к нему стены. Чертят наружный план водопровода и канализации до точки входа в фундамент здания.

Составляют чертеж внутренней разводки водопроводных и сливных труб с указанием длин, диаметров, точек установки сантехнического оборудования. Проекты разводки сетей многоэтажных объектов выполняют на одном или нескольких вертикальных стояках.

Количество сантехнических приборов и пользователей определяет требуемые напор, потребление воды, сливной объем. Рассчитывают данные характеристики, задают диаметры трубопроводов, параметры насосной станции.

Диаметр основной наружной сточной трубы определяет угол уклона:

• Ø 110 мм — 0.02
• Ø 160 мм — 0.008

Не допускается уменьшение и увеличение угла уклона слива, так как транспортирующая способность жидкости максимальна при соблюдении расчетного значения.

Выбор материалов и оборудования — завершающий этап проектирования водоснабжения и канализации. Подбирают материалы, учитывая условия эксплуатации, нагрузку на сети, ограничение по цене.

Архитекторы закладывают в проект возможность модернизации, расширения, ремонта комплекса в будущем. Это позволяет в процессе эксплуатации без лишних затрат устранять поломки, устанавливать новое оборудование.

Готовый проект водоснабжения и канализации содержит поэтажные чертежи, пояснительную записку с расчетами, спецификацию материалов.

Что регламентирует СНиП в проектировании инженерных коммуникаций

Проектируют водоснабжение и водоотведение, опираясь на СНиП 2.04.01-85. Нормативный документ предписывает комплекс правил, согласно которым разрабатывают планы водопровода и канализации для жилых домов, общественных зданий, промышленных предприятий. Локальные очистные сооружения проектируют согласно СНиП 2.04.03-85, учитывая строительные нормативы региональных ведомств.

Сточные трубопроводы прокладывают прямолинейно с заданным уклоном, изменять который не допускается. Присоединение приборов и изменение направления труб производят соединительными элементами, которые имеют плавный, обтекаемый угол поворота.

Предусматривают два варианта обустройства внутренней канализации:

• Открытое крепление труб к стенам, опорам, потолкам.
• Скрытая установка в короба, шахты, конструкции пола, перекрытия, прорези стен с последующей заделкой.

Внутренние трубопроводы защищают от механических повреждений, а наружные утепляют и заглубляют под грунт на расчетную глубину. Канализационные стояки выводят на крышу здания либо в сборную вытяжную шахту для вентиляции.

Прочистки проектируют в местах поворота стоков, на тупиковых участках, на стояках. В многоэтажных домах ревизии стояков устанавливают на верхнем и нижнем этажах, а также на этажах над отступами. В домах высотой от 5 этажей делают ревизии через 3 этажа.

Документ СНиП 2.04.01-85 регламентирует соблюдение дополнительных правил при проектировании водопровода и канализации в зданиях, которые построены в особых климатических и природных регионах. К ним относятся вечномерзлые и просадочные грунты, а также сейсмически опасные и подрабатываемые территории.

Соблюдение строительных норм при проектировании обезопасит систему от возможных поломок и некорректной работы в будущем.

Проведение необходимых расчетов

Проектирование систем водоснабжения и водоотведения включает расчеты водопроводного напора, водопотребления, объема сточных вод, а также сметы материальных затрат. Расчеты целесообразны для многоэтажных зданий. В небольших одноэтажных строениях применяют стандартные решения.

Расчет водоснабжения проводят для определения напора воды на сантехнических приборах. Если напор недостаточный, вносят изменения в план водоснабжения: увеличивают мощность насоса, меняют диаметр и длину труб.

Потерю давления воды в результате отбора потребителями и подъема на верхние этажи рассчитывают по формуле:

• H — потеря напора (м),
• λ — коэффициент трения, обозначенный в маркировке трубы,
• L — длина линии (м),
• D — диаметр трубопровода (м),
• g — постоянная: 9,81 м/с2,
• V — скорость течения воды (м/с).

Формула определения скорости течения воды:

• D — внутренний диаметр трубы,
• π — постоянная: 3,14,
• Q — расход воды (м3/с), принимают по приложению 2 СНиП 2.04.01-85.

Водопотребление зависит от количества жильцов и от вида установленного оборудования. Значения для разных приборов и их зависимость от количества водопотребителей указаны в таблицах СНиП 2.04.01-85.

Гидравлический расчет водоотвода диаметром до 500 мм делают по номограмме приложения 9 СНиП 2.04.01-85, а для больших диаметров руководствуются СНиП 2.04.03-85.

Сложные технические расчеты следует поручить инженерам-проектировщикам. Специалисты не допустят ошибок при составлении проекта, что гарантирует безотказную работу коммуникаций.

Выбор материалов

Проект водопровода и канализации включает выбор трубопроводов с требуемыми параметрами. Промышленность выпускает широкий ассортимент труб для хозяйственно-питьевой воды и сточных жидкостей.

Материалы изготовления трубопроводов:

• металлопластик,
• чугун,
• сталь,
• медь,
• полиэтилен,
• полипропилен,
• поливинилхлорид,
• стеклопластик,
• асбест,
• железобетон.

Наибольшее распространение получили изделия из полимеров, металлопластика, нержавеющей стали. Внутренние водопроводы изготавливают из полипропилена PPRC, металлопластика, сшитого полиэтилена PEX, гофрированной нержавеющей стали. Внутренние сливные трубы производят из полипропилена PP, серого ПВХ и полиэтилена высокой плотности HDPE.

Для наружных водопроводов применяют изделия из полиэтилена PE и полиэтилена с защитным слоем PE-RC. Внешние водоотводы делают из поливинилхлорида оранжевого цвета, гофрированного полиэтилена и гофрированного двухслойного полипропилена PP.

Проектировщик принимает тип труб, опираясь на технические условия проекта, достоинства, недостатки материала, а также учитывает пожелания заказчика.

Этапы и особенности обустройства сетей водоснабжения и канализации

По готовому проекту на водоснабжение и канализацию выполняют обустройство сетей и оборудования. Создание автономной сети начинают с бурения скважины или рытья колодца.

Устанавливают источник воды: насос, станцию автономного водоснабжения. Монтируют фильтры очистки воды. Сооружают септик или биоочистительную станцию. Альтернативный вариант для дачи — накопительный резервуар или выгребная яма.

Выкапывают траншеи для наружных линий водоснабжения и канализации. Засыпают дно траншей песком, одевают на трубопроводы утеплитель, укладывают с заданным уклоном. Слив в отверстие не осевшего септика устанавливают свободно до осадки. Подводят линии к зданию, соединяют с внутренней сетью.

Водопроводы подвержены перемерзанию в зимний период, поэтому их закладывают ниже глубины промерзания грунта. Оптимальный вариант — скважина и насос находятся внутри придомовой пристройки, тогда необходимость наружных водопроводов отпадает.

Внутренние горизонтальные трубопроводы первого уровня ведут от точки входа с постоянным к ней уклоном. На следующих этажах делают уклон к месту стыковки линии со стояком.

Разводку по приборам делают при помощи соединительных деталей. Повороты линий выполняют угловыми фитингами. Стояки устанавливают вертикально с вентиляционным выводом на кровлю.

Завершающий этап — проверка и конечная отладка сетей. Подают воду, исследуют линии с приборами на наличие протечек. Устраняют неисправности при необходимости. Если недочетов нет, то внутренние трубопроводы закрывают или заделывают, а наружные засыпают грунтом.

Скрытые трубопроводы закрывают после специальной проверки. Подают на них воду под избыточным давлением, которое выдерживают несколько часов.

Проектирование сетей водоснабжения и канализации неразрывно связано с постройкой объектов, где присутствуют люди. Надежность работы коммуникаций зависит от точности составления проекта.

Проект по водоснабжению населенного пункта: виды источников, системы подачи воды, особенности устройства наружных сетей и многое другое

Подводка наружных сетей к потребителю

Основной задачей, которая стоит перед проектировщиками систем водоснабжения, является рациональное использование ресурса, и его санитарная защищённость. В основном, воду потребляют: промышленность, сельское хозяйство и население.

И если во многих видах производств её можно использовать повторно, то для двух других категорий потребителей вода нужна питьевого качества. Проекты по водоснабжению поселка или города, разрабатываемые с учётом имеющихся источников и прочих местных условий, и призваны обеспечить необходимое качество и количество воды.

Вид источника водоснабжения, и что он определяет

В природе существует две категории источников, откуда человек может брать воду:

1. К первой относятся озёра, водохранилища и реки – то есть поверхностные источники пресной воды. В озёрах вода более чистая, меньше содержит взвешенных частиц и обладает большей степенью минерализации. В водохранилищах и реках вода более мягкая, содержит больше органических веществ, из-за чего уровень её цветности более высокий. В целом, качество воды в поверхностных источниках сильно колеблется в зависимости от сезона.

В поверхностных источниках вода имеет повышенную цветность

1. Ко второй категории относятся воды, добываемые из подземных водоносных горизонтов, а так же родников, самотёком выходящих на поверхность. Вода из таких источников имеет гораздо более высокое качество и ей не требуется глубокая очистка. Единственно, воды из наиболее глубоких известняковых слоёв, которые называют артезианскими, часто значительно обогащены железом и фтором.

На заметку: В таком случае, проект водоснабжения поселка или небольшого города, снабжающегося из артезианской скважины, предусматривает строительство станции, где вода должна очищаться на специальных установках.

Небольшая станция водоочистки

От вида источника зависит структура всей системы водоснабжения: её технологическая схема (один из вариантов представлен на фото снизу), виды и количество входящих в неё сооружений, стабильность подачи воды, строительная цена и эксплуатационные расходы.

Примерная схема водоснабжения из поверхностного источника

Главное, что должен обеспечить любой проект водоснабжения города, это:

• Питьевое качество;
• Необходимое количество;
• Оптимальную мощность, не вредящую экологии водоёма;
• Кратчайшее расстояние от источника до потребителя.

На заметку: Интенсивная эксплуатация подземных источников может нарушить естественную прочность глубоких слоёв грунта, да и мощностей их недостаточно, чтобы обеспечивать крупные населённые пункты. К тому же, добыча подземных вод – достаточно дорогое удовольствие, поэтому их применение ограничено.

Состав системы, начиная от водозабора

Для того чтобы снабдить население водой, необходимо построить целый комплекс, включающий в себя сооружения по забору, очистке и хранению ресурса, а так же его подачи к месту потребления.

• Для того и разрабатываются проекты водоснабжения города, чтобы точно определить, сколько и каких именно сооружений требуется для эффективного снабжения. При этом, кроме вида источника учитываются ещё многие факторы, по которым, собственно, и осуществляется классификация таких систем.

Все виды систем, которые могут сооружаться в населённых пунктах

• К поверхностным источникам, которые имеют свою собственную классификацию, предъявляются совсем иные требования, нежели к подземным. Особое значение здесь имеют не только гидрогеологическая обстановка, но и геологические особенности местности.

Виды поверхностных водозаборов

• Чтобы, к примеру, построить водозабор берегового типа, необходим крутой берег с плотным грунтом, превышающая десятиметровую отметку глубина, малое образование донных наносов.
• Для русловых сооружений наоборот: нужен пологий берег с неустойчивым грунтом, и малая глубина источника — им небольшое количество наносов на дне не страшно.
• В них могут проектироваться оголовки двух типов:
  1. Первый тип призван только защитить и укрепить окончания самотечных трубопроводов, забирающих из источника воду.
  2. Второй тип представляет собой камеру, принимающую воду. К ней присоединены концы труб, которые и берут воду из камеры.

Примечание: В большинстве случаев оголовки являются постоянно затопленными, но есть и незатопляемые варианты, или затопляемые только при высоком уровне воды.

Станции I и II подъёма

Водозабор является первым в цепочке сооружений водоснабжающей системы. Второй идёт станция I подъёма – если она, как в случае с подземным источником, не совмещается с водозабором.

Вариат второй: схема с очистным сооружением

Эта станция может осущетсвлять подачу воды по трём схемам:

1. Непосредственно на точки потребления — то есть, без предварительной очистки;
2. В накопительные резервуары;
3. На очистные сооружения.

Проект: водоснабжение поселка от подземного источника

Непосредственно в потребительскую сеть вода подаётся станцией II подъёма — с помощью насосов, которые, в зависимости от объёма накопительной ёмкости могут работать ступенчато или равномерно. Тут всё зависит от режима потребления ресурса, исходя из графика выбирается и схема подачи.

Всего может быть три варианта организации сети:

• С водонапорной башней, которая обычно располагается в начале сети. При такой схеме станцию рассчитывают на средний расход. Суть её работы такова: при минимальном потреблении вода накапливается в ёмкости с тем, чтобы в часы пик можно было поддерживать максимальный объём подачи.

Вариант с водонапорной башней

• С применением контрезервуара. Он, наоборот, выносится за пределы сети — такие схемы чаще всего используют при проектировании пожарных водопроводов или при их совмещении с хозяйственно-питьевыми;

Схема подачи воды с контррезервуаром

• Безбашенный. Так как в этой схеме нет аккумулирующей напор ёмкости, ей требуется большее число насосов. Их количество рассчитывают путём деления максимального расхода по графику, на максимальную подачу одного агрегата.

Схема без башни

Вариант с водонапорной башней встречается наиболее часто, так как это сооружение лучше всего обеспечивает стабильную работу сети. А так же, что немаловажно, башня позволяет уменьшить диаметр магистрального трубопровода – а соответственно, и её общую стоимость.

Кирпичная водонапорная башня

На поселковых водопроводах могут устанавливаться металлические башни. В более крупных населённых пунктах это чаще всего кирпичное сооружение в виде многогранного либо цилиндрического ствола, или железобетонное — в виде бака или стакана.

Более подробно с возможными схемами подачи воды вас ознакомит видео в этой статье.

Особенности устройства наружной сети

Комплекс сооружений, позволяющий доставить воду от источника до конечного потребителя, называют наружной системой водоснабжения.

Основные требования, которые к ней предъявляются, это:

• Экономичность;
• Экологическая надёжность;
• Бесперебойность работы с учётом роста потребления ресурса;
• Обеспечение питьевого качества и необходимого напора воды.

Сеть состоит из магистрального и распределительного трубопроводов: первый осуществляет транспортировку воды в жилые кварталы и микрорайоны, второй – к пожарным гидрантам.

По конфигурации сеть может быть:

1. Тупиковой — то есть, с разветвлённой структурой;

Что такое тупиковая сеть

1. Кольцевой (с замкнутым контуром).

Определение кольцевой сети

На заметку: Кольцевая сеть более надёжна, поэтому для обеспечения водой населённых пунктов чаще всего проектируют именно этот вариант. При этом прокладка трассы должна осуществляться кратчайшим путём и по наиболее возвышенным точкам в рельефе.

Состав трубопроводов

Естественно, основным материалом для магистралей являются трубы. Варианты могут быть разными, на выбор влияют климатические и гидрогеологические условия местности, сейсмичность, расчётные нагрузки и гидростатическое давление.

Небольшая инструкция по видам труб представлена в таблице:

Разновидность труб	Условия применения
Благодаря долговечности сплава, чугунные трубы очень широко применяются для прокладки наружных трубопроводов. Минус их заключается в том, что они плохо противостоят динамическим нагрузкам.
	В отличие от металлических труб, асбоцементные абсолютно не поддаются коррозии. К достоинствам можно отнести высокую прочность и низкую теплопроводность. Минус тот же, что и у чугуна – низкая сопротивляемость нагрузкам динамического характера.
	ЖБ трубы имеют высокую прочность и самый большой диапазон диаметров. Поэтому их чаще всего используют для прокладки трубопроводов высокого давления.
	Полиэтиленовые трубы и прочны, и легки, и имеют высокую коррозионную устойчивость. Недостаток один – высокий коэффициент линейного расширения.
	В стальных трубах объединены все достоинства вышеперечисленных вариантов. Высокая подверженность коррозии компенсируется нанесением цинкового или другого вида покрытий.

Кроме непосредственно труб, магистрали оснащаются разного рода арматурой:

1. Запорно-регулирующей (вентили и задвижки);
2. Предохранительной (обратные и редукционные клапаны, воздушные вантузы);
3. Водоразборной (колонки, выпуски, гидранты);
4. Компенсаторами.

В сети так же проектируются колодцы и камеры, в которых эта самая арматура и устанавливается. В основном, их стоят из монолитного или сборного железобетона.

• Защиту трубопроводов от динамических нагрузок может обеспечить только правильная глубина заложения.
• Низ трубы обязательно должен находиться дальше отметки промерзания грунта, а её верх должен быть закрыт минимум метровым слоем земли.

Установка тройника своими руками на развилке трубопровода

• В местах поворотов и разветвлений трубопроводов, на них монтируют фасонные части, а для защиты от внутреннего давления, в этих местах устанавливают специальные упоры.
• В тех местах, где магистраль пересекается с автомобильной или железной дорогой, прокладку труб осуществляют в путепроводах, либо под насыпями в водопропускных трубах.

Водопроводные трубы в защитном футляре

Как вариант, предусматривается футляр в виде другой трубы, диаметр которой на 30 см больше тубы водопроводной.

Подготовка воды

Крайне редко вода изначально имеет хорошее качество и не требует дополнительной очистки. Чаще всего анализы показывают, что использовать воду для питья можно только после проведения комплексных мероприятий по очистке.

Кроме качества воды в самом источнике, на выбор способов очистки влияют местные условия, назначение водопроводной сети, экономическая целесообразность и производительность очистной станции.

Перечень методов очистки выглядит примерно так:

Категория обработки воды	Современные методы достижения результата
Осветление	Коагуляция (в свободном объёме или в смесительных камерах); Отстаивание; Фильтрование.
Обеззараживание	Хлорирование; Озонирование; Бактерицидное облучение.
Специальные виды обработки	Умягчение (удаление солей); Обезжелезивание; Стабилизация (подкисление, фосфатирование, рекарбонизация); Охлаждение; Обессоливание.

Заключение

Организация систем водоснабжения является довольно сложным и ответственным процессом, и учесть все требования и нюансы может только грамотно разработанный проект. В случае ошибок в нём, либо неправильной эксплуатации систем, трубопроводы становятся постоянными источниками переувлажнения грунта.

Это приводит к его просадке не только под водопроводной магистралью, но и под другими, близко расположенными коммуникациями и сооружениями — чего никак нельзя допускать.

Такого быть не должно

Пособие по проектированию водоснабжения (и канализации), сети которых прокладываются в сложных геологических условиях, поможет обеспечить эксплуатационную надёжность систем, основными критериями которой является способность трубопроводов деформироваться без потери транспортируемого ресурса. Если утечка всё же произошла, важно иметь возможность быстро получить об этом информацию, а воду своевременно собрать и отвести в ливневую канализацию.