Системы водоснабжения городов представляют собой комплекс инженерных сооружений для забора, подъема, очистки воды, ее сохранения и доставки к потребителю. В его состав входят следующие сооружения:

водозаборные сооружения и насосные станции первого подъема, которые подают воду к местам ее очистки;

очистные сооружения;

По мере развития человеческого общества экологические факторы водного цикла они в значительной степени дополняются теми, которые связаны с деятельностью человека, которые изменяют его естественный динамический баланс, приводя к новым гидрологическим процессам и новым явлениям.

Общая картина водных ресурсов в Италии. Сельское хозяйство - это сектор с самым высоким потреблением воды, использование воды для промышленного использования составляет 13, 6% от общего объема, а 10, 7% - для производства энергии. Оставшиеся 11, 6% от общей потребности в воде - это потребление питьевой воды для гражданских нужд; хотя и ограниченный, вопрос о «воде» является более актуальным и ощутимым общественным мнением, поскольку он непосредственно влияет на здоровье населения, что также влияет на развитие туризма.

сборные резервуары чистой воды;

насосные станции второго и следующих подъемов, подающие воду в город или на промышленные предприятия;

водоводы и водопроводные сети.

В практике водоснабжения городов встречаются разные системы, централизованно обеспечивающие потребителей водой. Все разнообразие систем водоснабжения можно классифицировать по таким признакам:

По виду используемых естественных источников , - водопроводы, забирающие воду из поверхностных или подземных источников, и водопроводы смешанного потребления;

по виду потребителей – коммунальные (городские, поселковые); противопожарные; производственные, которые, в свою очередь, подразделяются по отраслям промышленности (водопроводы химических предприятий, тепловых электростанций, металлургических комбинатов, и т.д.);

По территориальному охвату потребителей – локальные (для одного объекта) и групповые (или централизованные) водопроводы, которые обслуживают группу объектов;

по способам представления воды – водопроводы с самотеком (гравитационные) и с механическим представлением воды (с помощью насосов);

По кратности использования воды – с оборотом воды, с последовательным использованием на различных установках;

по характеру использования воды – прямоточное, оборотное, последовательное (с повторным использованием воды);

по видам потребителей – хозяйственно-питьевое, производственное, противопожарное, сельскохозяйственное;

по комплексности обслуживания потребителей – объединенные, неполно раздельные, раздельные системы.

Объединенная система обеспечивает все три вида потребителей, как правило, водой питьевого качества. Такие системы целесообразны в тех случаях, когда промышленность потребляет воду питьевого качества или сравнительно небольшое количество воды. Эти системы проще и имеют относительно меньшую строительную стоимость сети, которая составляет, как правило, около 60% стоимости всей системы водоснабжения.

Неполную раздельную систему используют в случае, когда промышленность потребляет значительное количество воды, требования к качеству которой невысокие. В этом случае строительство объединенной системы невыгодно, потому что неоправданные расходы на очистку воды для потребностей промышленности до питьевого качества приводят к значительному удорожанию строительства и эксплуатации водопроводной системы.

Раздельные системы предусматривают строительство отдельных систем для питьевых, промышленных и противопожарных потребностей. Такие системы встречаются очень редко.

Схемы водоснабжения городов отличаются набором сооружений, необходимых для обеспечения водой необходимого качества и количества. Общий вид схемы водоснабжения, которая включает полный набор водопроводных сооружений, показан на рисунке. Источником водоснабжения служат естественные и искусственные водоемы, реки, подземные артезианские и грунтовые воды, моря и океаны.

Системы водообеспечения промышленных предприятий классифицируются по способам использования воды: прямоточные, оборотные и с повторным использованием воды.

В прямоточных системах вода, как правило, входит в состав конечной продукции (например, в производстве минеральных кислот, жидких суспендированных комплексных удобрений и т.д.) или существенно изменяет свой состав (например, вода электролитов в электролизерах), в связи с чем ее повторное использование нецелесообразно. В этом случае ее сбрасывают после смешивания с другими сточными водами в местную гидрографическую сеть или передают на очистные сооружения.

В оборотных системах повторного использования водоснабжения, когда вода используется в основном для охлаждения, целесообразно нагретую воду охлаждать (например, в градирнях) и подавать для повторного использования на том же объекте. При этом из водоисточника подается только 3-5 % общего количества используемой воды для пополнения ее потерь во время обращения. Иногда оборотную воду нужно не только охлаждать, но и направлять на очистку.

В системах повторного использования вода, сбрасываемая одним из промышленных потребителей, может быть использована другим (например, вода после улавливания фтор-газов в производстве суперфосфата используется при получении фторид-гидрофторида аммония). Это дает возможность уменьшить количество воды, забираемой из водного источника.

Существует 4 схемы водоснабжения:

1– прямоточная система (сброс воды осуществляется в водоемы без очистки). Qп.п. – безвозвратные потери воды в производстве, Qисп. – потери воды на испарение.

Qп.п. – потери воды с промышленной продукцией,

Qисп – потери воды на испарение.

2 – система с осветлением сточных вод на очистных сооружениях.

Qос. – потери воды, удаляемой вместе с осадками очистных сооружений.

3– система водоснабжения с очисткой сточных вод перед их сбросом в водоем

Qшл. – потери воды, удаляемой со шламами очистных сооружений.

Наиболее широко используемая система.

4 – оборотная система водоснабжения. Расход воды в ней невелик, определяется расходом, необходимым для пополнения безвозвратного водопотребления в процессе производства и потребления, а также периодической заменой воды в оборотных циклах (продувкой). На ТЭС мощностью 1 млн.кВт при прямоточном водоснабжении ежегодно потребляется 1,5 км3 воды, при оборотной системе – только 0,12 км3, т.е. в 13 раз меньше.

Qунос – потери воды с каплеуносом,

Qсброс – потери воды при продувке системы,

Qдоб – вода, забираемая из водного объекта для пополнения потерь воды в системе.

В этой системе водоснабжения отработанная вода после очистки не сбрасывается в водоем, а многократно используется в системе производства, подвергаясь регенерации после каждого производственного цикла.

5 – система бессточного водоснабжения (замкнутая система), самая перспективная, но наиболее сложно достижимая.

Критерии эффективности использования воды

Эффективность использования воды может быть оценена следующими тремя показателями в совокупности.

Техническое совершенство системы водоснабжения оценивается количеством использованной оборотной воды (%)

Эффективность использования воды, забираемой из источника, оценивается коэффициентом использования

Безвозвратное потребление и потери воды (%)

,

где Qоб, и Qпосл. – количество воды, используемой в обороте и последовательно;

Qист. и Qсыр. – количество воды, забираемой из источника и поступающей в систему водоснабжения с сырьем;

Q СВ – количество сточных вод, сбрасываемых в водоем.

Для экономической оценки систем водоснабжения необходимо рассматривать себестоимость используемой воды, затраты на водоснабжение и их долю в себестоимости продукции, экологический ущерб, наносимый окружающей среде за счет сбросов загрязненных стоков, а также экономический эффект от применения каждой из рассмотренных схем.

					системы водоснабжения

Рис. Себестоимость воды (С), капитальные вложения (К), экологический ущерб (У) и экономический эффект (Э) при использовании 1- 4 систем водоснабжения.

Общая схема водоснабжения может изменяться в зависимости от конкретных условий. Например, если вода не требует очистки, то из схемы выпадают очистные и связанные с ними сооружения. При размещении источника на более высоких отметках, чем объект-пользователь, вода сможет подаваться самотеком и не необходимости в сооружении насосных станций. В некоторых системах используется несколько источников водоснабжения, что приводит к увеличению количества основных сооружений.

Водозаборы, насосные станции и водоочистные сооружения.

Водозабор – это гидротехническое сооружение, которое осуществляет забор воды из источника снабжения (реки, озера, водохранилища) для нужд водопользования. Кроме этого существуют водозаборы, использующиеся для нужд гидроэнергетики, ирригации и т.д. Водозаборные сооружения должны обеспечивать нахождение в водоводе воды

в заданном количестве,

необходимого качества,

в соответствии с графиком водопользования.

Сооружения для забора воды из поверхностных источников классифицируют по типу источника (речные, водохранилищные, озерные, морские и т.д.). Из речных наиболее распространены береговые, русловые, плавучие, ковшовые. Они могут быть совмещены с насосными станциями первого подъема.

Береговые водозаборные сооружения, использующиеся на относительно крутых берегах рек, представляют собой железобетонный колодец большого диаметра, вынесенный передней стенкой в реку. Вода поступает в него через отверстия, снабженные решетками, а затем проходит через сетки, обеспечивающие механическую очистку воды.

Русловые водозаборные сооружения, которые применяются на пологих берегах, имеют оголовок, вынесенный в русло реки, вода поступает самотеком в береговой колодец, который часто совмещается с насосной станцией первого подъема.

Плавучие водозаборные сооружения – это понтон или баржа, на которых установлены насосы для забора воды непосредственно из реки. На берег вода подается по трубам с подвижными стыками, проложенных по соединительному мостку.

В ковшовых водозаборных сооружениях вода поступает из реки сначала в расположенный возле берега ковш (искусственная запруда). Сам ковш используется для осаждения наносов, а также для борьбы с ледовыми явлениями – шугой, глубинным льдом.

Водозабор подземных вод – это гидротехническое сооружение для забора подземных вод и подачи ее в водопроводные и другие водохозяйственные системы. Выбор участка для оборудования водозабора подземных вод обуславливается геолого-гидрогеологическими условиями района, расстоянием от места пользования водой и т.д. Конструктивно такие водозаборы подразделяются на скважины и шахтные колодцы. Скважины являются наиболее универсальным, технически более совершенным типом водозабора и используются для централизованного водоснабжения. Они имеют большую продуктивность и наиболее полно соответствуют санитарным требованиям. Глубина скважин может достигать 800м. Дебит может достигать 50 л/с и более. Стенки скважин в нестойких породах укрепляют обсадными трубами, которые входят одна в одну и в границах водоносного слоя заканчиваются фильтром из пористого бетона, гравия, керамики, металлических сеток. Для подъема воды используют погружные насосы. Часто водозаборные скважины оборудуют водонапорными башнями, которые регулируют давление и потери воды в водопроводной сети. Срок службы скважин составляет 10-15, иногда до 30 лет.

Водоприемные сооружения предназначены для забора воды из источника и грубой ее очистки в основном от плавающих предметов.

Насосные станции Насосные станции I, II и других подъемов служат для подъема воды. Станция 1 подъема обычно подает воду на очистные сооружения, станция П подъема – в водо-регулирующий резервуар. Их необходимость определяется рельефом местности и протяжностью транспортировки воды. Они оборудованы насосами, как правило, с электрическим приводом, регулирующей, предупредительной и контрольно-измерительной аппаратурой. Многие насосные станции имеют телеуправление и полностью автоматизированы.

Водоочистные сооружения обрабатывают природную воду с целью придания ей качеств, соответствующих требованиям пользователей. Если вода в источнике удовлетворяет требованиям потребителя, то необходимость в очистных сооружениях отпадает.

Воды поверхностных источников, как правило, не пригодны для питья из-за значительной мутности, цветности и более высокое, чем допустимо для питьевой воды, содержание бактерий. Поэтому до подачи воды в водопровод на очистных сооружениях ее осветляют (извлекают взвешенные и коллоидные примеси), устраняют цветность и обеззараживают (освобождают от болезнетворных бактерий), умягчают и т.д.

Очищенная вода подается к объекту водоснабжения по водоводам и разводится по его территории с помощью водопроводной сети .

Водопроводная сеть

Водопроводная сеть – это совокупность водопроводных линий (трубопроводов) для подачи воды к местам водопользования, является основным элементом системы водоснабжения.

Водопроводная сеть, прокладываемая за границами сооружений, называется внешней. К линии водопроводной сети присоединяются так называемые домовые ответвления (трубы), по которым вода подается в отдельные сооружения.

В домах оборудуются внутренние водопроводные сети .

Для оборудования водопроводной сети применяют водопроводные трубы. Выбор труб зависит от величины необходимого давления в водопроводной сети, характера грунтов, способа прокладки и от экономических факторов. При подземной прокладке наиболее распространены чугунные, асбоцементные и стальные трубы, применимы также железобетонные и пластмассовые. Глубина укладки труб зависит от уровня промерзания грунта, температуры воды и режима работы (в Украине около 1,5-2 м). Максимальная глубина укладки труб обусловлена необходимостью сохранения труб от разрушения в результате транспортных нагрузок.

Водопроводные сети оборудуют запорной арматурой – заслонками и вентилями для отключения отдельных участков сети, водоразборным оборудованием, пожарными гидрантами, иногда – уличными водоразборными колонками. Гидранты и заслонки, как правило, устанавливают в специальных сборных или кирпичных колодцах, перекрытых металлическими люками.

По техническим условиям давление воды в водопроводной сети населенных пунктов не должно превышать 6 атм. Для подачи воды в многоэтажные дома дополнительно оборудуют местные насосные станции.

Сеть может быть кольцевой (состоящей из отдельных соседних замкнутых контуров-колец, которые можно отключить в случае аварии) и разветвленной (тупиковой), в которой при аварии на каком-либо участке прекращается подача воды во все участки сети, находящейся за повреждением. Поэтому разветвленные сети могут оборудоваться только в тех случаях, когда допустимы перерывы в водопотреблении.

Ширина трассы водопроводной сети должна быть не менее 40 м по обе стороны от оси при прокладке водоводов по незастроенной территории и 10 м - по застроенной.

В местах вынужденного пересечения водопроводной и канализационной сетей в населенном пункте водопроводная проектируется выше канализационной. Расстояние между ними по вертикали - не менее 0,4 м.

При параллельной прокладке водопроводных труб на одном уровне с канализационными расстояние между трубопроводами должно быть не менее 1,5 м, если диаметр водопроводных труб не более 200 мм и не менее 3 м, если диаметр водопроводных труб более 200 мм.

При параллельной прокладке водопроводных труб ниже канализационных расстояние между стенками трубопроводов в фильтрующих грунтах должно быть более не менее 5 м. Нельзя допускать прокладку канализационных труб выше водопроводных в тех местах, где возможны проседания и аварии водопроводных сетей при высоком уровне грунтовых вод, прокладки сети по плаунам, в сейсмических районах и др.

Не допускается расположение выгребных помойных ям и другие подобных объектов на расстоянии меньшем 20 м от водопроводных сетей.

Для регулирования давления и расхода воды, создания ее запаса и выравнивания графика работы насосных станций строят водонапорные башни и резервуары.

Водонапорная башня состоит из бака для воды, как правило, цилиндрической формы и опорной конструкции (ствола). Регулирующая роль водонапорной башни состоит в том, что во время уменьшения водопользования излишек воды, подающейся насосной станцией, накапливается в ней и расходуется во время повышенного водопотребления. Высота водонапорной башни (расстояние от поверхности земли до низа бака), как правило, не превышает 25 м, иногда 30 м; емкость бака – от нескольких десятков кубометров до нескольких тысяч. Опорные конструкции изготовляют, в основном, из стали, железобетона, иногда из кирпича, баки – преимущественно из железобетона и стали.

Водонапорный резервуар , в отличие от водонапорной башни, не имеет опорной конструкции (ствола), но устанавливается на повышенных местах местности. Иногда водонапорные резервуары служат для сохранения пожарного и аварийного запаса воды. Сейчас наиболее распространены резервуары из железобетона.

Вместимость резервуаров должна обеспечить бесперебойное водоснабжение в часы «пик», а также запас воды на случай аварии. Стенки и дно подземных резервуаров должны быть водоупорными (железобетонные, кирпичные). Дно резервуара должно находиться выше уровня грунтовых вод При необходимости его снижают с помощью дренажа.

Системы централизованного водоснабжения населенных пунктов по степени надежности подачи воды подразделяются на три категории в зависимости от численности населения:

I - более 50 тыс. человек,

II -50-0,5 тыс. человек,

III - менее 0,5 тыс. человек.

Виды потребителей воды

На территории города, поселка, промышленного предприятия расположены водопотребители различных категорий, предъявляющие неодинаковые требования к качеству и количеству потребляемой воды. Водопотребители делятся на три основные категории: - хозяйствеино-питьевые; - производственные (для удовлетворения технических целей на предприятиях промышленности, транспорта, энергетики); - пожарные для создания пожаро-взрывобезопасных условий жилого и производственного сектора города. Для тушения пожаров водой используют: - передвижные средства тушения пожаров [воду в очаг пожара подают операторы (ствольщики) по временно проложенным насосно-рукавным системам]; - стационарные установки тушения пожаров в зданиях (с автоматическим, полуавтоматическим и ручным включением подачи воды); - установки водопенного тушения пожаров; - установки для тушения пожаров водно-химическими растворами; - оборудование для создания водяных завес, предотвращающих опасность теплового излучения пламени или снижающих температуру нагретых газов; - оборудование водоорошения для повышения огнестойкости строительных конструкций и технологических установок во время пожара; - оборудование водонаполнения стальных конструкций замкнутого профиля. Процесс подачи воды для тушения пожаров и создания условий пожарной безопасности зависит от следующих факторов: - пожарной опасности сгораемых веществ и материалов; - площади пожара; - характера объемно-планировочных и строительных решений; - квалификации операторов и опыта организации тактических решений при подаче воды передвижными средствами; - уровня оснащения техническими средствами для отбора, подачи и распределения воды на пожаре и других факторов. При определении требуемого количества воды выбирают наиболее весомые факторы, достаточно объективно отражающие процессы горения и тушения пожаров и вероятностный характер процесса потребления воды на пожарные нужды. При решении задачи использования воды на пожарные нужды ее подразделяют на частные подзадачи. Для математического описания используют два метода. Первый основан на использовании физико-химических закономерностей, второй – на описании процесса с помощью математических выражений, учитывающих случайные факторы. Первый метод основан на изучении процессов тепло- и массопереноса при возникновении пожара. Математическое описание в этом случае состоит из уравнений материального и теплового балансов. Например, в основу описания процесса тушения пожара положено уравнение теплового баланса, а процесса повышения огнестойкости конструкций водонаполнением - уравнение теплопередачи от среды пожара к наружной поверхности водонаполненной конструкции.

1.2 Расход воды для тушения пожаров передвижными средствами

Для обеспечения гарантированной и бесперебойной работы водопровода во время пожара его водопроводные сооружения и оборудование рассчитывают на пропуск требуемого количества воды. Причем сооружения должны подавать воду под соответствующим напором в течение времени, достаточного для тушения пожара. Параметры водопроводных сооружений противопожарного водопровода определяют на пропуск расхода воды, необходимой для внутреннего, наружного и автоматического тушения пожаров:

Q п= Q в+ Q н+ Q а ,

Qв - расход воды для тушения пожаров внутри зданий (от внутренних пожарных кранов); Q н - расход воды для тушения наружных пожаров (от пожарных гидрантов); Q а - расход воды для тушения пожаров автоматическими или стационарными установками. Расход воды для тушения пожара зависит от характера развития пожара и условий подачи поды в очаг горения. Чем выше пожарная опасность объекта, тем больше требуется воды для тушения пожара. Подавая в очаг пожара значительное количество воды, можно ликвидировать его в течение сравнительно короткого промежутка времени. Однако для строительства водопроводов, рассчитанных на пропуск большого количества воды, необходимы значительные материальные затраты. Если предусмотреть незначительные расходы воды для тушения пожаров, можно сократить капитальные затраты на строительство водопровода, но при этом трудно создать нормальные условия для борьбы с пожарами. Пожары в этих случаях носят затяжной характер и сопровождаются большими ущербами от уничтожения огнем материальных ценностей, нарушения нормального технологического цикла при аварии, вызванной пожаром. Поэтому расход воды для тушения пожаров назначают в зависимости от пожарной опасности объекта и его значимости, а также исходя из условия обеспечения требуемой пожарной безопасности при наименьших затратах на строительство и эксплуатацию противопожарных водопроводов. Расход воды для тушения пожара приведен в нормативных документах, которые составлены на основании обработки статистических данных о фактических расходах воды с учетом создания требуемых условий тушения пожаров на различных объектах. Ниже приведены данные о фактическом расходе воды для тушения пожаров на открытых технологических установках. Число пожаров, % ……. 70 85 90 94 95 97 Расход воды, л/с ……… 44 60 81 98 116 128 Расход воды для тушения пожаров в населенных местах зависит от численности населения и характера застройки (табл. 1.1). Расход воды для наружного пожаротушения в производственных зданиях с фонарями и в зданиях шириной до 60 м без фонарей зависит от объема здания, степени огнестойкости его строительных конструкций, а также категории пожарной опасности производства, размещенного в здании (табл. 1.2). Параметры водопроводных сооружений рассчитывают исходя из условия одновременности возникновения пожаров на промышленном предприятии, которую принимают при площади территории предприятия менее 150 га - одни пожар, более 150 га - два пожара. Расход воды для наружного пожаротушения в производственных зданиях шириной 60 м без фонарей и более принимают в соответствии с данными табл. 1.3. Для крупных промышленных предприятий (например, нефтеперерабатывающих заводов, химических комбинатов) создают самостоятельные системы водоснабжения, которые не связаны с городским водопроводом. Расход воды на наружное тушение пожаров в таких случаях определяют в соответствии с Противопожарными техническими условиями строительного проектирования (ПТУСП). Противопожарные водопроводы таких предприятий обычно рассчитывают исходя из условия подачи воды в пожарные автомобили (при системе низкого давления), для подачи воды пожарными гидрантами (при системе высокого давления), для работы лафетных стволов, а также для тушения пожаров внутри зданий с помощью внутренних пожарных кранов и стационарных систем водяного или пенного тушения пожаров.

Таблица 1.1 - Расход воды для тушения наружных пожаров в населенных пунктах городского типа

Число жителей в населенном пункте,	Расчетное количество одновременных пожаров	Расход воды на наружное пожаротушение в населенном пункте на один пожар, л/с
		застройка зданиями высотой до двух этажей включительно независимо от степени их огнестойкости	застройка зданиями высотой три этажа и выше независимо от степени их огнестойкости

Примечания: 1. Расход воды на наружное пожаротушение в населенном пункте должен быть не менее расхода воды на пожаротушение жилых и общественных зданий, указанных в табл. 1.

2. При зонном водоснабжении расход воды на наружное пожаротушение и количество одновременных пожаров в каждой зоне следует принимать в зависимости от числа жителей, проживающих в зоне.

3. Количество одновременных пожаров и расход воды на один пожар в населенных пунктах с числом жителей более 1 млн. чел. надлежит принимать согласно требованиям органов Государственного пожарного надзора. 4. Для группового водопровода количество одновременных пожаров надлежит принимать в зависимости от общей численности жителей в населенных пунктах, подключенных к водопроводу. Расход воды на восстановление пожарного объема по групповому водопроводу следует определять как сумму расходов воды для населенных пунктов (соответственно количеству одновременных пожаров), требующих наибольших расходов на пожаротушение согласно. 5. В расчетное количество одновременных пожаров в населенном пункте включены пожары на промышленных предприятиях, расположенных в пределах населенного пункта. При этом в расчетный расход воды следует включать соответствующие расходы воды на пожаротушение на этих предприятиях.

Таблица 1.2 – Расход воды для тушения пожаров в производственных зданиях

Степень огнстойкости	по пожарной опасности	Расход воды на наружное пожаротушение производственных зданий с фонарями, а также без фонарей шириной до 60 м на один пожар, л/с, при объемах зданий, тыс. куб.м

Таблица 1.3 – Расход воды для тушения пожаров в зданиях без фонарей

Степень огне-стой-кости	пожарной опасности	Расход воды на наружное пожаротушение производственных зданий без фонарей шириной 60 м и более на один пожар, л/с, при объемах зданий, тыс. куб.м

Примечания к табл. 2 и 3: При двух расчетных пожарах на предприятии расчетный расход воды на пожаротушение следует принимать по двум зданиям, требующим наибольшего расхода воды.

Таблица 1.4 – Суммарный расход воды для тушения пожаров в производственных зданиях

Назначение	Расход воды, л/с, для тушения пожара в здании объемом, тыс.м 3 , до
Наружное пожаротушение

1.3 Расход воды для тушения пожаров внутри зданий

Расход воды на тушение пожаров внутри жилых, общественных, производственных и вспомогательных зданий принимают в зависимости от производительности (расхода) струи и числа одновременно действующих струй. Расход воды для внутреннего пожаротушения (л/с на одну струю) в зависимости от вида здания и числа подаваемых струй приведен ниже: Число Расход струй воды Жилые здания высотой 17-25 этажей …………………... 3 5 » » » более 25 »….…………………………………………... 6 5 Административные здания высотой более 50 м и объемом до 50 тыс. м 3 …………………………………… 4 5 Административные здания высотой более 50 м и объемом более 50 тыс. м 3 …………………………………8 5 Гостиницы, пансионаты, санатории, комплексы отдыха высотой более 50 м …………………………………3 5 Производственные здания и гаражи высотой до 50 м ………………………………………………………. 2 2,5 Производственные и вспомогательные здания промышленных предприятий высотой более 50 м ……………………………………………………………8 5 Для тушения пожаров внутри зданий предусматривают внутреннее пожаротушение в общежитиях, гостиницах, пансионатах, административных зданиях, школах-интернатах, санаториях, домах отдыха, больницах и других лечебно-профилактических учреждениях, детских садах-яслях, детских домах, домах ребенка, домах пионеров, спальных корпусах пионерских лагерей и школ-интернатов, музеях, библиотеках, выставочных павильонах, магазинах, кинозалах, предприятиях общественного питания и бытового обслуживания, учебных заведениях, вспомогательных зданиях промышленных предприятий высотой 40-50 м и объемом более 25 тыс.м 3 , помещениях, расположенных под трибунами на стадионах, спортивных залах объемом более 25 тыс.м 3 конференц-залах и актовых залах более 700 мест и актовых залах и конференц-залах, оборудованных стационарной аппаратурой, при вместимости более 500 мест. Внутренние противопожарные водопроводы могут обеспечивать потребность в воде не только для наружного и внутреннего тушения пожаров, но и для работы установок автоматического тушения пожаров (спринклерно-дренчерных установок, установок тушения пожаров распыленной водой, установок водопенного тушения пожаров). В этих случаях водопровод можно использовать как вспомогательный или основной водопитатель. В табл. 4 приведен суммарный расход воды, необходимой для тушения пожара в бесфонарных производственных зданиях шириной более 6 м. Расход воды для питания спринклерно-дренчерного оборудования принимают в соответствии с результатами гидравлического расчета систем подачи и распределения воды. Нормативные требования к расходу воды для тушения пожаров периодически изменяют по мере совершенствования характера строительства, внедрения новых технических средств для борьбы с пожарами, интенсификации пожароопасных производственных процессов и др., причем в отдельных случаях возможно уменьшение требуемого количества воды для тушения пожаров, а в других случаях существенное его увеличение.

1.4 Прогнозирование водопотребления

Водопотребление при тушении пожаров характеризует определенную последовательность подачи воды, которая объединяет три этапа: приведение передвижных средств тушения в действие, локализация пожара и его ликвидация. Каждому этапу присущи определенные признаки: первому - число и протяженность рукавных линии, необходимых для подачи требуемого количества воды от пожарных гидрантов до очага пожара; второму - периметр пожара (фронт распространения огня) и скорость развития пожара; третьему - удельный расход воды для тушения пожара. В ряде случаев потребление воды характеризуется не столько параметрами пожара, сколько случайными факторами, определяющими техническое состояние техники и психологическое состояние пожарных. Практика показывает, что количество расходуемой во время реального пожара воды в 4-5 раз превышает количество воды, расходуемой при тушении опытных (учебных) пожаров Потребление воды при тушении пожаров в реальной обстановке достигает 500-875 л/м 2 . Потребление воды резко возрастает при тушении крупных пожаров. На основе обработки статистических данных установлено, что расход воды для тушения пожара Q (л/с) зависит в основном от объема W (м 3) горящего помещения

Q = 0,0223W . (1)

Рассмотренные данные свидетельствуют о преобладающем влиянии случайных факторов на процесс водопотребления при тушении пожаров передвижными средствами, поэтому вопросы водопотребления целесообразно рассматривать с привлечением теории вероятностей и математической статистики. Полученные Ивановым Е.Н. средние значения Q (л/с) приведены ниже: Жилые и общественные здания (высотой до двух этажей).……… 11,24 То же (высотой три этажа и более) …………………………………18,63 Промышленные здания I и II степеней огнестойкости ……………22,14 То же, IV и V степеней огнестойкости ……………………………..26,05 Таким образом, в жилых и общественных зданиях повышенной этажности расход воды больше, чем в зданиях с небольшой (до двух этажей) этажностью. Расход воды для тушения пожаров на промышленных предприятиях зависит от степени огнестойкости строительных конструкций. В зданиях со сгораемыми конструкциями (IV-V степень огнестойкости) расход воды больше, чем в зданиях из несгораемых строительных конструкций. Анализ фактических расходов воды для тушения пожаров в городах показал, что численность населения не влияет на величину расхода воды, в то время как действующими нормами расход воды установлен в зависимости от численности населения города. В то же время фактический расход воды, наблюдаемый в процессе тушения отдельных пожаров, превышает нормативный расход воды. Это положение в первую очередь относится к расходу воды для тушения пожаров на промышленных предприятиях повышенной пожарной опасности.

1.5 Расход воды на хозяйственно-бытовые и производственные нужды.

Подача воды из коммунального водопровода должна быть достаточной для обеспечения: хозяйственно-бытовых нужд в жилых зданиях; водопотребления в общественных зданиях; расхода на поливку улиц и насаждений, на работу фонтанов и т. п.; хозяйственно-питьевого водопотребления на предприятиях; водопотребления промышленных предприятий, получающих воду для технологических нужд от городскою водопровода и т. п. Нормы потребления воды (количество воды, расходуемой водопотребителем в течение суток) принимают в соответствии с требованиями СНиП в зависимости от степени благоустройства жилых зданий и от оборудования производственных цехов (технологии производства). Средний суточный расход воды Q ср сут в населенном месте зависит от нормы водопотребления и расчетного числа жителей:

Q ср сут = q ср. . сут ×М , (2)

q ср. . сут - среднесуточная норма водопотреблсния; М - число жителей на расчетный период. Суточный расход воды на технологические нужды промышленного предприятия определяют по формуле

Q ср пр = q 0 × n × τ , (3)

q 0 - норма водопотребления на единицу продукции; n - часовая продукция предприятия; τ -число часов работы предприятия в сутки. Расходование воды в населенных местах и предприятиях происходит неравномерно в течение суток года и в течение часов суток. Для расчета элементов системы водоснабжения устанавливают пределы возможных колебаний расхода воды в отдельные часы суток. Расчет параметров водопроводных сооружений производят на максимальный часовой расход воды в дни максимального водопотребления, который определяется по формуле

Q сут макс = К× q сут.макс ×М/24 , (4)

К - коэффициент часовой неравномерности, показывающий во сколько раз максимальный часовой расход превышает средний. Неравномерность водопотребления в населенных местах зависит от численности населения и степени их благоустройства. Так, в больших городах неравномерность водопотребления меньше, чем в городах с небольшим населением. Это объясняется тем, что, с увеличением численности потребителей сглаживаются колебания водопотребления, и разница между максимальным и средним водопотреблением уменьшается. Неравномерность водопотребления выражают графиками (рис. 1.1), на которых по оси абсцисс откладывают время в часах, а по оси ординат - расходы воды в процентах от полного суточного расхода. Средний часовой расход воды применительно к графикам водопотребления равен 4,17 % (определяют делением 100% на 24 ч суток). При расчете режимов работы систем водоснабжения (насосно-силового оборудования, запасных и регулирующих емкостей, водопроводной сети и т. п.) по графикам водопотребления для каждой категории потребителей, получающих воду из водопровода, строят суммарный график водопотребления и находят часовые (секундные) расходы воды в целом и по отдельным группам потребителей. Рисунок 1.1 – График подачи и потребления воды по часам суток 1- потребление воды, 2 – подача воды, 3 – среднесуточное потребление воды Подача полного расчетного расхода воды для тушения пожара должна быть обеспечена при наибольшем часовом расходе воды на другие нужды. При этом расходы воды на поливку территории, прием душей, мытье полов в производственных зданиях и мойку технологического оборудования не учитывают.

2.1 Виды насосно-рукавных систем

Воду из водопровода отбирают через пожарный гидрант передвижными пожарными автонасосами или мотопомпами (рис. 2.1). При отсутствии водопровода с достаточным для тушения пожара расходом воду забирают передвижными пожарными насосами из естественных (реки, озера, пруды и т. п.) и искусственных водоемов (резервуары, копани и т. д.). Для нормальной работы передвижных пожарных насосов к водоемам устраивают специальные подъезды и пирсы. Для подачи воды во время пожара предусматривают прокладку насосно-рукавных систем. Выбор того или иного вида насосно-рукавных систем диктуется характеристикой водопровода (водоотдачей, удаленностью гидранта от очага пожара), характером развития пожара и рядом других показателей, определяющих тактические схемы развертывания техники. Р

исунок – 2.1 – Схема отбора воды из водопровода пожарным насосом 1 - пожарная подставка, 2 - водопровод; 3 - водопроводный колодец; 4 - пожарный гидрант, 5 - пожарная колонка, 6 - рукавная линия, 7 - пожарный автонасос; 8 - пожарный рукав, 9 - пожарный ствол Если тушение пожара возможно при подаче небольшого расхода воды, то от передвижного пожарного насоса прокладывают одну рукавную линию. Такой вид насосно-рукавной системы называется простейшим соединением (рис. 2.2, а ). Р

исунок 2.2 - Виды насосно-рукавных систем а - простейшее соединение, б - последовательное соединение, в - смешанное соединение, 1 - насос, 2 - магистральная рукавная линия, 3 - рабочая рукавная линия, 4 - пожарный ствол Если для тушения пожара воды, содержащейся в автоцистерне пожарного автомобиля, недостаточно, то от передвижного пожарного насоса прокладывают магистральную рукавную линию до места пожара и к ней подсоединяют рабочие рукавные линии. Если к магистральной рукавной линии подсоединена одна рабочая рукавная линия (см. рис. 2.2, б последовательным соединением . Если к магистральной рукавной линии подсоединяется несколько рабочих рукавных линий (см. рис. 2.2, в ), то такой вид насосно-рукавной системы называется смешанным соединением . Для борьбы с крупными пожарами применяют лафетные стволы. К таким стволам вода, как правило, подается одновременно по нескольким магистральным линиям. Такой вид насосно-рукавной системы называется параллельным соединением.

2.2 Расчет насосно-рукавных систем

Р

асчет насосно-рукавных систем сводится к определению требуемого напора насоса в зависимости от расхода воды, подаваемой к месту пожара. Для определения этих параметров строится расчетная схема (рис. 2.3). Рисунок 2.3 – Расчетная схема насосно-рукавной системы 1 - пожарный автонасос, 2 - рукавная система; 3 - пожарный ствол Гидравлические расчеты насосно-рукавных систем сводят к решению трех основных задач. 1. Определение напора насоса, если заданы расчетный расход воды (напор перед пожарным стволом), вид насосно-рукавной системы, а также длина и диаметр рукавов. 2. Определенно расхода воды по заданному напору насоса. 3. Определение предельной длины насосно-рукавной системы по расчетному расходу воды и напору насоса. 1. Определение напора насоса. Требуемый напор насоса Н (м) определяют по формуле

Н= h р +Н с + z 1 + z 2 + h в , (5)

h р - потери напора в рукавной системе; Н с - свободный напор перед стволом; z 1 - высота подъема стволов над осью насоса; z 2 -высота всасывания; h в - потери напора во всасывающей линии. Для практических расчетов напор насоса определяют по формуле

H=S сист Q 2 + z , (6)

S сист - сопротивление рукавной системы, зависящее от вида рукавной системы и диаметра установленных на ней пожарных стволов; Q - расчетный расход воды; z - высота подъема пожарных стволов над осью насоса 2. Определение расхода воды по заданному напору. При определении расхода воды учитывают характеристику рукавной системы и рабочий режим насоса. Задачи о совместной работе насосов и рукавных систем решают графически и аналитически. При аналитическом решении задач о совместной работе насоса с рукавной системой используют уравнение, характеризующее параметры насоса, и уравнение (6), характеризующее параметры рукавной системы: H=S сист Q 2 + z Для расчета расхода воды, подаваемой насосно-рукавной системой, из уравнения (6) получим формулу

. (7)

3. Определение предельной длины рукавной системы. Задачу определения предельной длины рукавной системы решают графически и аналитически, если заданы расчетный расход Q и высота подъема стволов z. Например, для последовательного соединения рукавов (рис. 3. б) напор насоса вычисляется по формуле (6)

H=S сист Q 2 + z ,

Где сопротивление системы будет равно

S сист = n р × s р ,

Где s р - сопротивление одной рукавной линии; n р – число рукавов. Решив уравнение (6) относительно n р , определим предельное число рукавов для данного вида рукавного соединения:

n р = (H – z )/ s p Q 2 .

Количество пожарных рукавов в магистральной линии от водоисточника до места пожара определяется по формуле:

n = 1,2 L / l p ,

Где L – расстояние от места пожара до водоисточника, м; l p – средняя длина одного пожарного рукава (обычно l p =20 м).

2.3 Перекачка воды автонасосами

При удаленном водоисточнике используют перекачку воды по рукавным линиям несколькими пожарными насосами, включенными последовательно. Рисунок 2.4 – Расчетная схема для определения гидравлических параметров насосно-рукавной системы при перекачке воды последовательно включенными пожарными насосами При перекачке воды первый насос подает воду во всасывающий патрубок второго насоса, а последний подает воду в напорную рукавную линию с пожарными стволами (рис. 2.4). Для бесперебойной работы системы в конце каждой ступени перекачки (у всасывающего патрубка последующего насоса) должен быть свободный напор h 1 равный 10 м. В конечной ступени перекачки (у пожарного ствола) величину Н с принимают равной напору для создания требуемого расхода воды через пожарный ствол. Таким образом, напор каждого насоса в системе перекачки складывается из высоты подъема одного насоса над другим z , свободного напора h (или Н c в конце системы перекачки) и потерь напора в рукавных системах h 1-2 , h 2-3 и т. д. При решении практических задач определяют число пожарных насосов, работающих в перекачку, и предельные расстояния между ними. Рассмотрим последовательную работу двух одинаковых пожарных автонасосов (см. рис. 2.4). Начертим расчетную схему (рис. 2.5).

Р

исунок 2.5 – Расчетная схема для определения числа насосов, работающих в перекачку: 1, 2, 3. 4, 5 - насосы

Расстояние между водоисточником и местом пожара обозначим через L , а расстояние между автонасосами по линии перекачки - через l , тогда

L = ml + l 1 = (χ – 1) l + l 1 ,

m – число ступеней перекачки; χ – число автонасосов равное m +1 . Число автонасосов в системе перекачки воды (при одинаковых насосах) определяют по формуле

χ = H / H 1 ,

H – требуемый напор; H 1 – напор развиваемый одним насосом. Требуемый напор для работы насосов в перекачку определяют по формуле

H = h + H c + z ,

h – потери напора в рукавной линии; H c – свободный напор на конце рукавной линии, м; z – высота подъема пожарных стволов над уровнем водоисточника. Потери напора в рукавной линии системы перекачки h равны сумме потерь напора в каждой ступени перекачки

h = h 1-2 + h 2-3 + h 3-4 + … + h ( m -1)- m ,

h 1-2 – потери напора в линии между первым и вторым насосами. Высоту подъема z представляют в виде равенства

z = z 1-2 + z 2-3 + z 3-4 + … + z ( m -1)- m ,

Где z 1-2 – высота подъема насоса в первой ступени перекачки (индекс указывает номер насоса в системе перекачки) В конечной ступени перекачки принимают высоту подъема пожарных стволов над осью последнего автонасоса. Таким образом, для решения задачи должны быть заданы величина L, расчетный расход воды Q и высота подъема пожарных стволов z. Предельное число рукавов между соседними автонасосами при перекачке в одну линию определяют по формулам:

n 1-2 = h 1-2 /S o Q 2 ;

n 2 -3 = h 2 -3 /S o Q 2 ;

…………………;

n ( m -1)- m = h ( m -1)- m / S o Q 2 ;

n – число рукавов между соседними автонасосами; h 1-2 – потери напора в рукавной линии между первым и вторым насосами; S о – сопротивление одного рукава в линии между насосами; Q – расход воды Напор каждого насоса находят по формулам:

H 1 = h 1-2 + z 1-2 +H c1 ;

H 2 = h 2-3 + z 2-3 +H c2 ;

…………………………;

H m-1 = h (m-1)-m + z (m-1)-m +H c(m-1)-m ,

H 1 – напор у первого насоса; h 1-2 – потери напора в рукавной линии между первым и вторым насосом; z 1-2 – высота превышения второго автонасоса над первым; Н с – свободный напор в конце рукавной линии первого автонасоса. Свободный напор Н c ( m -1 ) в конце рукавной линии, подающей воду к пожарным стволам, принимают равным величине требуемого напора для работы пожарных стволов (при заданном расходе воды). При перекачке воды по двум параллельным рукавным линиям число рукавов между соседними автонасосами определяют по формулам:

n 1-2 = 4h 1-2 /S o Q 2 ;

n 2-3 = 4h 2-3 /S o Q 2 ;

…………………;

n ( m -1)- m = 4 h ( m -1)- m / S o Q 2 ;

Из данной формулы видно, что при перекачке по двум линиям расстояние между автонасосами может быть увеличено в 4 раза по сравнению с перекачкой по одной линии.

2.4 Параллельная работа насосов на лафетные стволы

Для тушения крупных пожаров применяют мощные водяные струи, которые создаются лафетными стволами. Воду к лафетным стволам часто подают несколькими пожарными автонасосами по общей магистральной линии (рис. 2.6, а ), либо по самостоятельным рабочим рукавным линиям (см. рис. 2.6, б ).

Рисунок 2.6 – Схема подачи воды в лафетный ствол а - по общей магистральной линии; б - по самостоятельным рукавным линиям: 1 - насос, 2 - рабочая рукавная линия, 3 - магистральный рукав, 4 - лафетный ствол При параллельной работе насосов на лафетный ствол приходится решать три задачи. 1. Определение числа пожарных автонасосов при заданной рукавной системе и производительности ствола. 2. Определение наиболее рациональной рукавной системы при заданной производительности ствола и числе пожарных автонасосов. 3. Определение производительности лафетного ствола для заданной насосно-рукавной системы.

3. ПРОТИВОПОЖАРНОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

3.1 Классификации систем водоснабжения

Система водоснабжения - комплекс взаимосвязанных устройств и сооружений, обеспечивающих потребителей водой в требуемом количестве и заданного качества. Система водоснабжения включает в себя устройства и сооружения для забора воды из источника водоснабжения, ее транспортирования; обработки, хранения, регулирования подачи и распределения между потребителями. Схема водоснабжения - последовательное расположение этих сооружений от источника до потребителя, взаимное расположение их относительно друг друга. Системы водоснабжения должны проектироваться в соответствии с требованиями по проектированию наружных сетей и сооружений водоснабжения, а также других нормативно-технических рекомендаций и требований, предъявляемых к воде потребителями. При этом необходимо учитывать местные условия, многообразие которых приводит к тому, что система водоснабжения любого объекта по-своему уникальна и неповторима. Все многообразие встречающихся на практике систем водоснабжения классифицируется по следующим основным признакам: - по назначению: хозяйственно-питьевые; противопожарные; производственные; сельскохозяйственные. Перечисленные типы систем могут быть как самостоятельными, так и объединенными. Объединяют системы в том случае, если требования, предъявляемые к качеству воды одинаковые или это выгодно экономически; - по характеру используемых природных источников: системы, получающие воду из поверхностных источников (реки, озера, водохранилища, моря, океаны); системы, забирающие воду из подземных источников (артезианские, грунтовые); системы смешанного питания (при использовании различных видов водоисточников); - по территориальному признаку (охвату): локальные (одного объекта) или местные; групповые или районные, обслуживающие группу объектов; внеплощадочные; внутриплощадочные; - по способам подачи воды: самотечные (гравитационные); напорные (с механической подачей воды с помощью насосов); комбинированные; - по кратности использования потребляемой воды (для предприятий): прямоточные (однократное использование); с последовательным использованием воды (двух-трехкратное); оборотные (многократное использование воды, осуществляемое по замкнутой, полузамкнутой схеме или со сбросом части воды - продувкой); комбинированные; - по видам обслуживаемых объектов: городские; поселковые; промышленные; сельскохозяйственные; железнодорожные и т.д.; - по способу доставки и распределения воды: централизованные; децентрализованные; комбинированные. Системы водоснабжения в населенных пунктах предусматривают, как правило, централизованными. При этом в зависимости от местных условий и экономической целесообразности они могут быть раздельными - с собственными источниками водоснабжения для каждой из зон (селитебной или производственной) - или объединенными - с общим источником водоснабжения для обеих зон (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 – Системы водоснабжения: а - централизованная раздельная; б - централизованная объединенная; в - комбинированная: 1 - водозаборное сооружение; 2 - насосная станция НС-1; 3 - очистные сооружения; 4 - резервуары чистой воды; 5 - НС-Н; 6 - водонапорная башня; 7 - водоводы; 8 - распределительная водопроводная сеть; 9 - населенный пункт; 10 - производственная зона.

Децентрализованные (местные) системы водоснабжения строятся для отдельных удаленных локальных потребителей или группы зданий, а также поселков, намеченных к переселению. По надежности или по степени обеспеченности подачи воды централизованные системы водоснабжения делятся на три категории (табл. 3.1). Таблица 3.1 - Категория надежности подачи воды

Численность населения, тыс.чел		Допустимое снижение подачи, %	Длительность снижения подачи, сут.	Допустимый перерыв в подаче воды

Системы водоснабжения (водопроводы), используемые одновременно для хозяйственно-питьевого и (или) производственного водоснабжения и для тушения пожаров, или специальный противопожарный водопровод могут быть низкого или высокого давления (рис. 3.2): а) с подачей воды из водопроводной сети через гидранты низкого давления (при наличии пожарного депо необходимый напор обеспечивается с помощью пожарных автомашин или мотопомп); б) при отсутствии пожарного депо напор создается стационарными пожарными насосами, установленными в насосных станциях, при этом трубы сети должны быть выбраны с учетом повышения давления при пожаре.

Рисунок 3.2 – Схемы тушения пожара из водопровода: а - низкого давления; б - высокого давления Специальный противопожарный водопровод может устраиваться с подачей воды непосредственно из противопожарных резервуаров или естественных водоемов (рек, озер, прудов); необходимый напор обеспечивается пожарными автомашинами или мотопомпами. В населенных пунктах с числом жителей более 5 тысяч человек противопожарный водопровод должен быть низкого давления. Противопожарное водоснабжение поселков с числом жителей до 5 тысяч человек допускается также из естественных или искусственных водоемов или резервуаров с забором воды из них пожарными автонасосами или мотопомпами. В этом случае требуемое число водоемов или резервуаров определяют исходя из того, что радиус их действия не должен превышать при тушении пожара: автонасосами - 200 м, мотопомпами - 100-150 м. Объем каждого резервуара должен быть рассчитан на расход воды, необходимый для тушения пожара в течение 3 часов. Пополняют противопожарные резервуары из хозяйственно-питьевого водопровода. Выбор системы противопожарного водоснабжения обосновывают технико-экономическими расчетами. Для поселков с числом жителей до 50 человек при застройке одно-двухэтажными зданиями, а также для отдельно стоящих производственных зданий I и II степени огнестойкости объемом до 1000 м 3 противопожарное водоснабжение можно не предусматривать. Примерная схема водоснабжения населенного пункта представлена на рис. 3.3.

Рисунок 3.3 – Схема водоснабжения населенного пункта при использовании поверхностного водоисточника: 1 - источник водоснабжения; 2 - водозаборное сооружение; 3 - насосная станция 1-го подъема; 4 - водоочистная станция; 5 - резервуар чистой воды (РЧВ); 6 - насосная станция II-го подъема; 7 - напорно-регулирующее сооружение (водонапорная башня); 8 - распределительная сеть населенного пункта; 9 - самотечные водоводы; 10 - напорные водоводы, 11 - всасывающие водоводы, 12 - напор насосов I подъема, 13 - напор насосов I подъема, 14 - линия свободных напоров в разводящей сети.

3.2 Водопроводы для наружного пожаротушения

Схемы водопроводов выполняют в зависимости от характера водопровода, который должен обслуживать пожарные нужды, и его назначения. По способу создания напоров противопожарные водопроводы бывают: 1) высокого давления , которые делятся на: а) водопроводы постоянного высокого давления; б) высокого давления, повышаемого только во время пожара. В этом" случае давление в водопроводной сети достаточно для непосредственной подачи воды для тушения пожаров от гидрантов, установленных на сети (без помощи привозных насосов); 2) низкого давления (подача воды для тушения от привозных насосов). Противопожарный водопровод постоянного высокого давления устраивают редко вследствие больших материальных затрат на создание водопроводной сети, обслуживающей только пожарные нужды, и необходимости устройства высокой водонапорной башни или отдельной пневматической установки. Противопожарный водопровод высокого давления, повышаемого только во время пожара , устраивают главным образом на писчебумажных комбинатах, крупных нефтеперерабатывающих комплексах и других промышленных объектах, характеризующихся высокой пожарной опасностью, Противопожарный водопровод высокого давления, повышаемого во время пожара, объединяется с хозяйственно-питьевым водопроводом промышленных предприятий. Напор для пожаротушения увеличивается только в хозяйственно-питьевой сети, в промышленном водопроводе напор в это время остается без изменения, поэтому при пожаре не нарушаются производственные процессы, требующие наличия постоянного давления в сети. Строительство противопожарных водопроводов, объединенных с хозяйственно-питьевыми, целесообразно также потому, что хозяйственная сеть, как правило, является более разветвленной, чем производственная, и охватывает наибольшую часть территории объекта. При таких водопроводах наружное пожаротушение может производиться непосредственно от гидрантов без привозных насосов, а внутреннее противопожарное водоснабжение обеспечивается устройством в здании пожарных стояков с пожарными кранами. При этом водонапорную башню устраивают высотой, достаточной для самотечной подачи воды для тушения пожара от внутренних пожарных кранов (в начальной стадии пожара). Бак водонапорной башни во время пожара после пуска пожарного насоса выключается с помощью автоматического приспособления, так как напор, развиваемый пожарным насосом, превышает высоту водонапорного бака. Противопожарный водопровод высокого давления, объединенный с производственным водопроводом, устраивают в редких случаях, когда при пожаре приходится подавать под высоким давлением все количество воды, необходимой для производственных нужд (как правило, это количество бывает зпачительиым). Противопожарный водопровод низкого давления , объединенный с хозяйственно-питьевым водопроводом, рассчитывают таким образом, что во время пожара увеличивается только количество подаваемой воды, напор же в сети поддерживается не ниже 10 м. При водопроводах низкого давления выключать водонапорную башню или контррезервуар во время пожара не требуется. Такие водопроводы широко распространены в городах и поселках, где других сетей, кроме хозяйственных, не бывает. Отбор воды для тушения пожаров из таких водопроводов производят с помощью привозных пожарных насосов (автонасосов, мотопомп и др.). Противопожарный водопровод низкого давления, объединенный с производственным водопроводом, устраивают на производствах, где пожарный расход, по сравнению с производственным, невелик и не влияет на напор производственного водопровода. Однако если для пожарных нужд необходим пуск добавочного насоса, возможно понижение напора в сети, что не всегда допускается требованиями технологии. При рассматриваемой схеме водопровода отбор воды на наружное пожаротушение производится от сети объединенного производственно-противопожарного водопровода низкого давления, а внутреннее пожаротушение - от внутренних хозяйственно-производственных водопроводов. Такая схема рациональна, потому что внутренняя сеть в этом случае подает воду как на хозяйственно-питьевые нужды, так и на нужды внутреннего пожаротушения. Противопожарный водопровод объединяют иногда одновременно с хозяйственно-питьевым и производственным водопроводами. В этом случае водопроводная сеть получается единой, и водопроводы могут быть высокого и низкого давления. Приведенные схемы противопожарных водопроводов применяют в разнообразных комбинациях. Выбор той или иной схемы зависит от характера производства, занимаемой им территории, характеристики пожарной огнеопасности производства, дебита источников водоснабжения и технико-экономических показателей, а также местных условий рассматриваемого объекта. При больших производственных расходах воды более рациональной в ряде случаев оказывается схема противопожарного водопровода высокого давления, объединенного с хозяйственно-питьевым водопроводом. Если для объекта допустим пожарный водопровод низкого давления, то он может быть объединен с производственным при условии достаточного охвата водопроводной сетью зданий и сооружений на территории объекта. На выбор схемы водопровода оказывают влияние характеристики внутреннего противопожарного водопровода, спринклерно-дренчерного оборудования, а также стационарных установок пожаротушения. Кроме того, при выборе противопожарного водопровода необходимо учитывать, имеется ли на объекте или вблизи него пожарная команда. Водопроводы низкого давления можно сооружать лишь при наличии на объекте или в непосредственной близости от него пожарных команд с передвижными пожарными насосами. Водопроводы высокого давления целесообразно устраивать при отсутствии пожарной команды или при недостатке передвижных пожарных насосов для подачи на тушение пожара полного расчетного количества воды (например, на отдаленных от населенных пунктов объектах). При выборе схемы водоснабжения необходимо учитывать технико-экономические показатели варианта технического решения, включающие капитальные вложения и издержки эксплуатации системы водоснабжения. В таблице 3.2 даны характеристики противопожарных водопроводов, отражающие преимущества и недостатки вариантов при выборе рациональной схемы.

Таблица 3.2 – Преимущества и недостатки вариантов схем противопожарного водопровода

продолжение таблицы 3.2

3.3 Внутренний противопожарный водопровод

Внутренний водопровод должен обеспечивать подачу воды для образования струй, необходимых при тушении пожара. Для этого требуются устройство водонапорной башни с определенным запасом воды, непрерывная работа насосов, или устройство пневматического водоснабжения, заменяющего водонапорную башню. Влияние требований внутреннего противопожарного водопровода на выбор схемы наружного водопровода можно показать на примере. Предположим, что противопожарный водопровод можно выполнить по схеме низкого давления и объединить с производственным водопроводом, подающим неочищенную воду (не пригодную для хозяйственно-питьевых нужд) Возникает вопрос: к какому водопроводу можно присоединить внутреннюю противопожарную сеть? В случае объединения внутренней противопожарной сети с производственной необходимо учесть влияние увеличения напора в сети на эксплуатацию наружного производственного водопровода, исходя из условия тушения пожара от внутренних пожарных кранов. Если требуемый напор для производственною водопровода невелик, а расход велик и напор для тушения через внутренние краны больше производственного напора, то объединять внутренний противопожарный водопровод с производственным нецелесообразно.

3.4 Спринклерное и дренчерное оборудование

Спринклерное оборудование предназначено для автоматической подачи сигнала о пожаре и его тушения. Оборудование состоит из труб, проложенных внутри помещения под потолком. На трубах установлены спринклеры, которые автоматически открываются при повышении температуры в помещении до заданного предела и подают в очаг горения воду в виде капельных водяных струй Спринклерная система постоянно находится под давлением воды, чтобы обеспечить ее подачу к месту пожара при открывании замка спринклера. Водоисточником спринклериого оборудования служит хозяйственно-противопожарный, производственно-противопожарный и другие водопроводы, а также естественные водоисточники и искусственные водоемы. В зависимости от вида водоисточника выбирают тип водопитателя. Обычно спринклерное оборудование имеет два водопитателя: вспомогательный (автоматический) и основной. Автоматический водопитатель (водонапорный бак, гидропневматическая установка, водопровод) подает воду и установку до момента включения в работу основного водопитателя. В качестве основного водопитателя используют насосно-силовое оборудование, водопроводы и запасные емкости. Трубопроводы спринклерного оборудования в режиме ожидания заполняют водой или воздухом в зависимости от температуры воздуха в помещении. Распределительные сети спринклерного оборудования подразделяются на самостоятельные секции (обычно секция защищает помещение или этаж здания) с тупиковой или кольцевой разводкой трубопроводов. Капельные водяные струи образуются при выходе воды из спринклера при напоре не менее 5 м. Дренчерное оборудование предназначено для автоматического или ручного тушения пожара в помещениях путем орошения капельными водяными струями на расчетной площади здания. Дренчерное оборудование используют также для создания водяных завес в проемах дверей или окон, орошения отдельных элементов технологического оборудования и т. п. Такое оборудование применяют для пожароопасных объектов, где возможно быстрое распространение огня. При горении легковоспламеняющихся веществ и жидкостей дренчерное оборудование локализует пожар (сдерживает развитие очага пожара), позволяет пожарным приблизиться к очагу горения и предотвращает возможность распространения огня на соседние объекты. Устройство дренчерного оборудования схоже со спринклерным, только вместо спринклеров на распределительной сети установлены дренчеры (спринклеры без легкоплавкого замка) и автоматическое включение подачи воды осуществляется по команде пожарного извещателя, реагирующего на один из факторов, сопутствующих пожару (теплота, дым, пламя). Стационарные установки локального действия используют для тушения загораний на отдельных участках технологических установок особо высокой пожарной опасности, когда применение спринклерно-дренчерного оборудования неэффективно. Эффект тушения в данном случае достигается мгновенной подачей большого количества воды в очаг пожара за короткий промежуток времени. Тушение пламени твердых горючих материалов и жидкостей в данном случае достигается в результате подачи распыленных или туманообразных водяных струй. Для образования таких струй используют специальные оросители, в которые вода подается под высоким давлением (до 1 МПа). Установки водопенного пожаротушения применяют для тушения пламени легковоспламеняющихся и горючих жидкостей. Наибольшее распространение эти установки получили в системах противопожарной защиты химической, нефтехимической и других отраслях промышленности, где добывают и перерабатывают нефть и природный газ. Огнетушащим средством в таких установках является пена, которая получается из 4-6%-ного водного раствора пенообразователей. Пенные установки имеют спринклерное или дренчерное исполнение. По своему устройству они аналогичны стационарным установкам водяного пожаротушения. Отличие состоит в том, что спринклеры заменены оросителями пены, а дренчеры - генераторами пены. Кроме того, водопитатели пенных установок дополнительно оборудуют дозаторами для введения требуемого количества пенообразователя в поток воды.

3.5 Установки лафетных стволов

Лафетные установки применяют для подачи и управления водяными или пенными струями большой мощности. Для этой цели пожарные лафетные стволы большой производительности (до 100 л/с) устанавливают на специальных вышках, кровле зданий или площадках и подключают к специальному противопожарному водопроводу высокого давления. Лафетные установки предназначены для тушения пожаров в складах лесо-, пиломатериалов, на технологическом оборудовании большой высоты (например, ректификационных и вакуумных колоннах нефтеперерабатывающих заводов), а также складах со сжиженным горючим газом. Для оперативной работы лафетного ствола предусматривается быстродействующая арматура включения и выключения подачи жидкости из водопровода. Лафетные установки бывают с ручным и автоматизированным приводом. Приведенные выше схемы определяют лишь состав и взаимное расположение элементов системы водоснабжения. Размеры отдельных сооружений и установок, число и мощность насосов, вместимость резервуаров, высоту и вместимость водонапорных башен, диаметры труб рассчитывают в зависимости от расхода подаваемой воды и намеченного для них прогнозом режима работы. Основным фактором, определяющим параметры работы элементов системы водоснабжения, является режим расходования воды потребителями, которых эта система обслуживает. В отличие от многих инженерных систем, рассчитываемых но заранее известным и заданным нагрузкам, системы водоснабжения должны учитывать непрерывно меняющийся режим водообеспечения, поэтому при проектировании систем водоснабжения необходимо точное прогнозирование водопотребления. Для промышленных предприятий расходы воды на производственные нужды задают в соответствии с технологическим регламентом потребления воды. Сложнее прогнозировать водопотребление в населенных пунктах, так как расходование воды населением определяется рядом факторов, связанных с укладом жизни и трудовой деятельностью людей.

4. ОБЕСПЕЧЕНИЕ НадежностИ работы систем противопожарного водоснабжения

Надежная работа многофункциональных систем водоснабжения является важным условием бесперебойного водообеспечения пожарной техники и снижения ущербов от пожаров. Многофункциональная система водоснабжения с точки зрения выбора номенклатуры показателей и оценки надежности является сложной технической системой. Эта система представляет собой совокупность взаимосвязанных элементов, обеспечивающих выполнение заданных функций несколькими различными способами, отличающимися уровнями качества функционирования системы. Такими элементами в многофункциональной системе водоснабжения являются: водоисточник; станция водоочистки, насосные, подающие воду в водопроводную сеть, резервуары для храпения и регулирования подачи воды; водоводы и водопроводная сеть. Возможно и дальнейшее членение системы на детали, узлы, агрегаты, приборы и т. п. Однако приведенные деления системы на элементы в зависимости от способа выполнения заданной требованиями задачи в полной мере определяют состав элементов, одновременно выполняющих поставленную цель. В результате отказов элементов системы ухудшается характеристика качества функционирования и соответственно снижается выходной эффект (полезный результат) системы, поэтому задачи надежности сводятся к выявлению влияния отказов элементов на качество функционирования и выходной эффект системы водоснабжения.

4.1 Показатели оценки надежности системы водоснабжения

Надежность системы водоснабжения характеризуется безотказностью - сохранением непрерывного состояния работоспособности в определенных условиях водообеспечения потребителей, ремонтопригодностью - приспособленностью системы водоснабжения к предупреждению, обнаружению и устранению неисправностей и отказов; долговечностью - продолжительностью сохранения состояния работоспособности с возможными перерывами на ремонт. Рассчитать надежность противопожарного водоснабжения- это значит определить количественные показатели, характеризующие уровень качества бесперебойного водоснабжения потребителя системой. Для оценки надежности используют следующие показатели: - вероятность безотказной работы (безотказного водоснабжения) за время τ - R τ , - интенсивность отказов λ , - интенсивность восстановления μ (показатель не учтен ГОСТом), - наработку на отказ Т (средняя продолжительность безотказного водоснабжения), - среднюю продолжительность восстановления τ в , - параметр потока отказов ω , а также коэффициенты готовности K г , простоя К п (показатель не учтен ГОСТом), технического использования К и , неисправности p=λ/μ (показатель не учтен ГОСТом) и некоторые другие. Таким образом, показатели надежности различны: одни из них характеризуют состояние системы в определенный момент времени (вероятности безотказной работы), другие- в интервале времени (среднее число отказов за ресурс), одни - размерные (наработка на отказ), другие - безразмерные (коэффициент готовности). Задачи надежности в зависимости от поставленных целей бывают двух типов. Первый тип задач - определение количественных характеристик надежности на основе технических показателей элементов систем и функциональных связей между ними, а также требований потребителей к качеству бесперебойного водообеспечения. Задачи этого тина ставят при оценке надежности на различных этапах проектирования, при сравнительной оценке вариантов систем или проверке обеспечения требуемого уровня надежности. Второй тип задач представляет собой анализ надежности, который проводят для установления количественных показателей, оценивающих влияние отдельных факторов на комплексный показатель надежности системы. Исходные данные для расчета включают помимо данных, используемых в решении задач первого типа данные о приоритете водообеспечения отдельных объектов и показатели ущерба из-за ненадежности системы. В результате решения этой задачи возможна проверка обеспечения требуемого уровня надежности или обоснование его экономической целесообразности, а также выявление возможности оптимизации системы с учетом ее развития или изменения уровня бесперебойного водообеспечения. Надежность системы определяют не только показатели надежности входящих в нее элементов и схема их соединения, но и наличие резерва функционирования. Важным вопросом при решении задач надежности является правильность деления системы на элементы с точки зрения соответствия тем функциям, которые они должны выполнять. Надежность системы водоснабжения определяется надежностью входящих в нее элементов, схемой их соединения, наличием резервных элементов, качеством строительства и эксплуатации системы. Применение высококачественных материалов и оборудования, качественное строительство и соответствие характеристик построенных сооружений характеристикам проектной документации обеспечивают надежность на стадии строительства. В процессе эксплуатации надежность достигается своевременным текущим контролем за работой системы, правильным уходом за оборудованием, своевременным обнаружением, ликвидацией неисправностей и т. д. Для этого используют оптимальные методы технического обслуживания и ремонта, разработанные на основе анализа и обработки данных о надежности изделий по результатам эксплуатации. В процессе эксплуатации выявляют также ошибки и просчеты, допущенные во время проектирования и реализации проекта. При проектировании систем необходимо проверять показатели надежности, для определения которых важно сформулировать требования, выбрать параметры и установить нормы заданного уровня качества бесперебойного водообеспечения. Работоспособность - состояние системы, при котором она способна обеспечивать заданный уровень качества бесперебойного водоснабжения потребителей, установленный требованиями или критическими условиями водообеспечения расчетных моделей. Требования СНиП не устанавливают показателей надежности и не используют понятия и характеристики (выходные параметры) систем, дающие возможность перейти на показатели надежности. В то же время косвенными характеристиками для определения показателей надежного водообеспечения потребителей служат: нормы водообеспечения, суммарная производительность водопитателя, требования к бесперебойности подачи воды по водоводам и водопроводным сетям, требования к дублированию источников энергоснабжения насосных агрегатов, резервирование элементов сооружений, срок службы системы и т. п. Говоря о «надежности противопожарного водообеспечения», имеют в виду не какую-то абстрактную надежность, а надежность водоснабжения потребителей во время пожара. В результате можно дать следующее определение надежности системы водоснабжения, представляющей собой комплекс водопроводных сооружений - это способность (вероятность) обеспечения бесперебойной подачи требуемого количества воды потребителю (близкого к оптимальному) с заданным напором в течение заданного срока службы. Надежность следует понимать в двух аспектах: качественном - свойство системы, включающей сооружения и потребителей (характер водообеспечения), и количественном - мера суждения об определенном состоянии системы водоснабжения (характеристика этой меры - показатель надежности). Под «заданными функциями» в общем случае понимают регламентированные требования потребителей к бесперебойности водообеспечения. Когда эти функции выполняются системой по отношению к конкретному потребителю i , считается, что система находится в работоспособном состоянии (состоянии работы) по отношению к i . Следует отметить, что службы эксплуатации не осуществляют строгого контроля за соблюдением норм отбора воды для тушения пожаров, на которые рассчитана система. В результате чрезмерного отбора воды на противопожарные нужды отмечаются нарушения водоснабжения других потребителей или разрушение водопроводных труб из-за недопустимого повышения давления при гидравлических ударах, возникающих в результате повышенной водоотдачи водопроводной сети во время работы пожарных автонасосов. Таким образом, система в одном и том же состоянии может быть работоспособной по отношению к потребителю i и неработоспособной по отношению к потребителю j (состояние отказа по отношению к потребителю j ). Недостаточная надежность системы в этом случае приводит к ухудшению или нарушению нормального хозяйственно-питьевого водообеспечения, необходимого для естественного потребления воды и создания комфортных условий для населения. При рассмотрении вопросов надежности важным является понятие «состояние отказа», определяющего уровень качества бесперебойного водообеспечения и выход его за допустимый предел.

4.2 Отказы систем водоснабжения

Состояние отказа характеризует частичную или полную утрату качества функционирования. Система водоснабжения может находиться е состоянии полного или частичного отказа. Отказ - событие, при котором технологические показатели работы системы водоснабжения выходят за пределы сформулированного понятия работоспособности. Полный отказ - отказ, в результате которого система становится неспособной выполнять заданные функции Частичный отказ - отказ элементов системы, после которого система еще способна выполнять заданные функции. К отказам относятся недопустимые отклонения параметров от требуемых значений водообеспечения, временные нарушения водообеспечения системой или выход системы из строя с полным прекращением подачи воды. Требуемое водообеспечение в данном случае представляет собой значение, минимизирующее приведенные капиталовложения, издержки эксплуатации и затраты на возмещение последствий от пожаров, вызванных нарушением бесперебойного водообеспечения за нормативный (заданный) срок службы системы. Видимо, оптимальному значению водообеспечения отвечает определенная вероятность или допустимый риск. Состояние отказа для систем водоснабжения может быть сформулировано как: - любой кратковременный перерыв в подаче воды для тушения пожара; нарушение режима водообеспечения, заданного нормами расхода и напора воды, подаваемой для противопожарных нужд; - перерыв в водоснабжении хотя бы одного потребителя; - перерыв в водоснабжении части потребителей; - полное прекращение водоснабжения потребителей; - перерыв в водоснабжении на время, превышающее регламентированное для данной группы потребителей, и др. В коммунальных системах водоснабжения отказы некоторых элементов не приводят к потере работоспособности системы в целом, но иногда являются заранее «запланированным» событием (профилактический плановый ремонт участков водопроводной сети; замена насосно-силового оборудования после установленного срока службы и т. п.). Таким образом, за меру надежности системы принимается вероятность случайного события, в результате которого за установленный срок эксплуатации не произойдет ни одною отказа. Отказы, вызывающие нарушение заданного режима водообеспечения при тушении пожаров (например, отказ пожарного гидранта, разрушение участка водопроводной сети и др.), могут произойти не только в результате аварий и повреждений отдельных элементов самой системы («внутренние» отказы водоснабжения - рис. 4.1, а), по и в результате воздействия внешних факторов («внешние» отказы водоснабжения - рис. 4.1, б). а)

б)

Рисунок 4.1 – Схема отказов водопроводной сети а - «внутренний» отказ; б-«внешний» отказ, 1 - нарушение подачи воды при выходе из строя пожарного гидранта, 2 - нарушение водоснабжения при аварии участка сети, 3 - нарушение водообеспечения жителей города из-за снижения напора при чрезмерном отборе воды для тушения пожаров, 4 - нарушение санитарно-гигиенических условий водоснабжения (образование инфильтрации, вызванной разрежением в сети) в результате отбора воды при тушении пожаров За отказ системы водоснабжения на стадии ее расчета и проектирования понимается состояние, которое не может отвечать заданным требованиям, формализуемым с помощью критических условий водообеспечения на основе расчетных моделей. Вероятность отказа в этом случае является вероятностью выхода (выброса) за некоторый допустимый уровень. В системе водоснабжения, работающей в режиме пожаротушения, появление независимого события (отказа) характеризует вероятность того, что фактические параметры водопотребления превышают расчетные, определяемые требованиями нормативов. К этим параметрам относятся: расход воды для тушения пожара, продолжительность отбора в процессе тушения, продолжительность восстановления израсходованного при пожаре неприкосновенного запаса воды, одновременное число отборов при пожаре, график неравномерности водоотбора потребителей. При рассмотрении сложного вероятностного процесса отбора воды для тушения пожаров важно установить оптимальную норму водообеспечения потребителя или отвечающий ей размер риска ε . Значение ε изменяется в пределах доверительного интервала, тем большего, чем менее точен прогноз капитальных затрат, издержек эксплуатации и возмещения ущербов от пожаров. Кроме того, значение ε меняется со временем. Состояние, характеризующее нарушение расчетною водообеспечения конкретного потребителя, может быть представлено следующим образом. Пусть система водоснабжения обеспечивает потребителей водой в соответствии с заданными графиками режима потребления воды по часам суток, дням недели и сезонам года и находится в N различных состояниях. Множество состояний N разобьем на два подмножества Подмножество N Ri - совокупность состояний, в которых потребитель i имеет связь хотя бы с одним источником системы (система связана в данном состоянии), а подмножество N Qi -совокупность состояний, в которой таких связей нет (система не связана). Состоянию системы в точке i соответствует определенная водоотдача Ф(q ij ) . характеризующая в данной точке качество бесперебойного водообеспечения, которое зависит от пропускной способности элементов изменения напора воды в водопроводной сети и подачи водоисточника в данном состоянии. В некоторых случаях на качество бесперебойного водообеспечения значительно влияет процесс водопотребления более ответственными потребителями системы, чем потребитель i . В общем случае характеристика качества бесперебойного водообеспечения имеет следующий вид:

В коммунальной системе водоснабжения возникновение отказов даже достаточно большого числа элементов или значительные отклонения эксплуатационных показателей от заданных (например, снижение напора в водопроводной сети, уменьшение запасов воды в резервуарах, авария на отдельных участках сети и др.) не должны приводить к полному выходу ее из строя, а лишь к снижению уровня качества бесперебойною водообеспечения.

4.3 Влияние случайных факторов на надежность систем водоснабжения

Система водоснабжения подвержена влиянию случайных факторов, которые необходимо прогнозировать. Для расчета параметров системы необходимо знать возможные источники случайных воздействий, а также их количественные характеристики. Случайные воздействия внешней среды (климата, времени года, метеорологических условий и т. д.), отклонения от нормального режима водопотребления внутри самой системы (включение непредвиденного количества пожарной техники, обусловленное ростом уровня пожарной опасности объектов; чрезмерное потребление воды на хозяйственно-питьевые нужды в результате улучшения уровня санитарно-технического обеспечения и др.) бывают настолько значительными, что могут привести к существенному изменению параметров работы системы. Поэтому оценке влияния указанных факторов необходимо уделять серьезное внимание при проектировании новых и реконструкции существующих систем. Несмотря на это, влияние случайных факторов далеко не всегда учитывается, и фактические условия работы системы часто существенно отличаются от условий, на которые она была рассчитана при проектировании Например, режим водопотребления при тушении пожаров зависит от большого числа причин, которые трудно учесть и фактические расходы воды могут существенно превысить нормативные. Следует также отметить, что потребление воды для тушения пожаров увеличивается из года в год. Наряду с этим модернизируется техника для отбора воды на противопожарные нужды и увеличивается производительность пожарных автонасосов. В то же время не исключено, что параметры работы системы водоснабжения, определяющие характеристики ее функционирования в течение определенного срока службы, будут ниже характеристик функционирования новой пожарной техники. Это приведет к спаду функционирования системы водоснабжения. Определение влияния отказов на качество бесперебойного водообеспечения является предметом исследования надежности систем водоснабжения. При разработке критериев и норм надежности водообеспечения и выборе номенклатуры соответствующих параметров необходимо учитывать конструкции водопроводных сооружений системы на стадии проектирования, а также прогнозы развития пожарной техники Вероятность нормального функционирования системы водоснабжения зависит не только от правильного определения продолжительности отбора воды, но и от расчета продолжительности восстановления израсходованного количества воды при пожаре. Для определения уровня качества работы системы необходимо иметь математическую модель для определения характеристик состояний системы в зависимости от ее параметров.

4.4 Пути обеспечения надежности системы водоснабжения

Обеспечение надежности системы водоснабжения, как и других систем массового обслуживания, является одной из основных задач при их проектировании. Система должна быть запроектирована и построена так, чтобы в процессе эксплуатации она выполняла свои функции с заданной степенью бесперебойности. Поскольку функцией систем водоснабжения является подача потребителям воды в соответствии с заданным режимом потребления, то выполнению этих условий отвечает работоспособное состояние системы. Если в результате каких-либо причин снижается качество водообеспечения объекта ниже допустимого предела, то имеет место «отказ» системы. Надежность систем подачи воды достигается структурным резервированием отдельных элементов системы, т. е. параллельным включением нескольких взаимозаменяемых элементов или путем «временного» резервирования. Структурное резервирование. Примером нерезервированной системы подачи воды является водопровод из нескольких n последовательно включенных элементов (рис. 4.2, а). Его работоспособное состояние обеспечивается только при исправности всех элементов; отказ любого элемента вызывает полный отказ всей системы. Нерезервированной являются две линии, включенные параллельно между точкой подачи А и точкой отбора Б (см. рис 4.2, б) при условии, что для бесперебойной подачи воды необходима одновременная работа обеих линий. Предположим, что отказу системы отвечает снижение подачи воды более чем до 70%. По тракту 1 может быть подано 60%, по тракту 2 - 40% (или 50%) требуемого расхода воды. Подобная система не является резервированной, так как авария любого тракта приводит к снижению подачи более допустимого предела. Надежность такой системы уменьшается с увеличением числа элементов и всегда меньше надежности каждого ее элемента.

Рисунок 4.2 – Схема водовода

а – последовательное включение элементов,

б – параллельное включение элементов

Резервированные системы представляют собой m элементов, из которых только n элементов предназначены для обеспечения нормального функционирования системы. Надежность этой системы возрастает с увеличением «кратности резервирования» k=m/ n , где m - число резервных элементов; n - число основных элементов. Увеличение надежности водоводов достигают при устройстве соединительных перемычек.

Рисунок 4.3 – Кольцевая водопроводная сеть

Кольцевая водопроводная сеть является резервированной системой. Большинство точек отбора воды соединено с точками питания сети многими возможными путями, поэтому аварии отдельных участков сети не нарушают существенно процесса водообеспечения. Следует отмстить, что увеличение роста водопотребления населенных пунктов по сравнению с прогнозом водообеспечения вызывает необходимость развития системы водоснабжения путем реконструкции и модернизации водопроводных сооружений за счет увеличения числа водоводов, прокладки дополнительных магистралей сети, замены агрегатов на насосных станциях и установок на очистных сооружениях более мощными, а иногда строительства более совершенных источников и водозаборов. Временное резервирование. Вторым способом увеличения надежности является использование резервных и аккумулирующих емкостей для хранения запасов воды в период ремонта отказавших элементов. Наиболее распространенным методом временного резервирования является устройство запасного резервуара в конечной точке водовода. Вместимость резервуара в этом случае должна быть достаточной для снабжения объекта на время ликвидации аварии водовода. В ряде случаев при резервуаре устраивают для этой цели насосную станцию.

5. ЭКСПЕРТИЗА ПРОЕКТНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ОБСЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ ПРОТИВОПОЖАРНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

5.1 Проведение экспертизы проектных материалов

При проведении экспертизы проектов строительства следует руководствоваться законодательными и нормативными актами Российской Федерации, рекомендациями по проведению экспертизы технико-экономических обоснований (проектов) на строительство объектов жилищно-гражданского назначения, а также другими документами, регулирующими инвестиционную деятельность. Для внутреннего водопровода и канализации: 1) Проверяется полнота исходных данных, в том числе: - наличие технических условий на подключение к внешним коммуникациям и источникам; - характеристика района и участка строительства; - материалов по инженерно-геологическим изысканиям на площадке строительства. При этом обращается особое внимание на наличие природоопасных и климатических условий (сейсмичность, просадочность, вечная мерзлота, оползни, карсты и др.); - сведений о состоянии существующих сетей и сооружений водоснабжения и водоотведения с указанием их характеристик. 2)Оценивается качество и эффективность принятых решений, при этом проверяются: - соответствие проектных решений техническим условиям; - правильность принятых норм, объемов потребляемой воды питьевого качества, объемов сточных вод, баланс водопотребления и водоотведения; - надежность подачи воды потребителям требуемого качества и количества, расходы воды, в том числе на пожаротушение, требуемые напоры по системам водоснабжения, пропуск расчетных расходов воды при различных режимах работы систем; - эффективность принятых систем внутреннего водопровода; - рациональность принятых решений по трассировке в общих траншеях сетей водопровода и канализации в микрорайоне; - гидравлические условия совместной работы повысительных насосов и сети; - насосное оборудование, установки для охлаждения воды, диаметры и материал труб; - требования к качеству воды в системах оборотного водоснабжения; - наличие в составе проекта основных технологических схем водоснабжения, в том числе оборотного или рециркуляционного, их качество; - наличие в составе проекта гидравлических расчетов систем автоматического пожаротушения, обосновывающих правильность подбора оборудования для данной системы, их качество; - эффективность принятых систем водоотведения, пропускная способность сетей, диаметры и материал труб; - спецификация материалов и оборудования; - мероприятия по системам водоснабжения и канализации в особых климатических и природных условиях. Экспертная оценка формируется с учетом: - соответствия проектных решений техническим условиям на подключение к сетям и источникам, нормативным документам, а также заданию на проектирование; - замечаний и предложений по повышению экономической эффективности, эксплуатационной надежности и безопасности за счет совершенствования технических решений, в том числе: уменьшения расхода потребляемой воды и сброса стоков и экономии строительных материалов.

5.2 Проведение обследования систем противопожарного водоснабжения

Статистический анализ пожаров свидетельствует о том, что количество пожаров в жилых и общественных зданиях не снижается, а число погибших и получивших травмы людей на пожарах возрастает. Данное обстоятельство представляет серьезную проблему и обязывает органы Государственной противопожарной службы МЧС России и владельцев жилых и общественных зданий принять все меры по обеспечению безопасности людей на случай возникновения пожара. В настоящее время большое количество помещений, подвальных и цокольных этажей жилых и общественных зданий арендуется различными организациями и используется для производственных, административных, торговых и других целей. Нередко в процессе эксплуатации изменяется функциональное назначение помещений, происходит их реконструкция и перепланировка, используются или хранятся горючие материалы и жидкости, что существенно повышается пожарную опасность зданий. Особую опасную опасность представляют помещения подвальных и цокольных этажей, в которые возможно попадание природного горючего газа из газопроводов или биологического газа через неплотности строительных конструкций, коммуникационные траншеи, туннели и др. Контроль за выполнением правил пожарной безопасности осуществляется Государственным инспектором по пожарному надзору ГПС МЧС России, специально уполномоченными должностными лицами предприятий, организаций, учреждений, работниками пожарной ведомственной пожарной охраны не реже одного раза в два года. Сроки обследований регламентированы приказами МЧС России. Методика контроля включает три основных этапа: подготовку, проверку и оформление результатов проверки. Обследования и проверки проводятся с участием руководителей объектов (предприятий) или выделенных ими представителей. По результатам обследований и проверок Государственным инспектором в установленном порядке составляется Предписание, а должностным лицом предприятия – Акт. Основные противопожарные требования к устройству и эксплуатации систем противопожарного водоснабжения приведены в нормативных документах: ППБ 01-03, СНиП 2.04.02-84*, СНиП 2.08.02-89* и др.

Блок-схема проверки систем противопожарного водоснабжения

1	Допустимость выполнения объединенного наружного противопожарного водопровода	СНиП 2.04.02-84* п.2.11
2	Наличие кольцевого или допустимость выполнения тупикового водопровода	СНиП 2.04.02-84* п. 8.5;СНиП 2.08.02-89* п. 7 прил. 8
3	Наличие двух и более вводов водопитателя	СНиП 2.04.01-85* п. 9.1-9.3;СНиП 2.08.02-89* п. 7 прил. 8
4	Соответствие принятого расхода воды на наружное пожаротушение	СНиП 2.04.02-84* п. 2.12, 2.13 табл. 6, 2.15-2.17, 2.20-2.23
5	Соответствие суммарного расхода воды на тушение в здания с учетом спринклерных или дренчерных установок, внутренних пожарных кранов и наружных гидрантов	ППБ 01-03 п. 89; СНиП 2.04.02-84* п. 2.13, 2.18, 2.19
6	Соответствие минимальных и максимальных напоров в сети наружного противопожарного водопровода	СНиП 2.04.02-84* п. 2.26, 2.29
7	Правильность выполнения наружных трубопроводов	СНиП 2.04.02-84* п. 7.9, 7.13, 7.14, 8.46;СНиП 2.04.01-85* п. 11.27
8	Наличие и правильность выполнения стояков-сухотрубов для подключения передвижной пожарной техники	СНиП 2.04.02-84* п. 2.16;СНиП 2.04.01-85* п. 6.15
9	Допустимость и правильность выполнения пожарных резервуаров или водоемов: - наличие пожарного и аварийного объема воды; - наличие и исправность систем контроля и блокировки за объемами воды; - расстояние между резервуарами и от резервуаров до зданий;Наличие подъездов, дорог и указателей водоисточников	ППБ 01-03 п. 89, 90, 94,95; СНиП 2.04.02-84* п. 2.11, 2.24, 2.25, 9.1, 9.5-9.11, 9.27-9.33;СНиП 2.08.02-89* п. 20 прил. 8
10	Правильность размещения пожарных гидрантов от стен зданий и края проезжей части	СНиП 2.04.02-84* п. 8.16
11	Расстановка гидрантов на водопроводной сети с учетом расхода воды на наружное пожаротушение	СНиП 2.04.02-84* п. 8.16, 9.30
12	Возможность устройства пожарных гидрантов на сети производственного водопровода	СНиП 2.04.02-84* п. 2.21
13	Наличие указателей пожарных гидрантов	ППБ 01-03 п. 90
14	Необходимость устройства и наличие в здании внутреннего противопожарного водопровода	СНиП 2.04.01-85* п. 6.1 табл. 1, 6.5;СНиП 2.08.02-89* п. 1, 2 прил. 8
15	Наличие кольцевого или допустимость выполнения тупикового внутреннего противопожарного водопровода:	СНиП 2.04.01-85* п. 6.11, 9.1, 9.2;СНиП 2.08.02-89* п. 7 прил. 8
16	Соответствие принятого расхода воды на внутреннее пожаротушение: - с учетом числа струй на орошение каждой точки помещения; - с учетом высоты компактной части струи и диаметра спрыска; - в зависимости от высоты и объема общественного здания	СНиП 2.04.01-85* п. 6.1 табл. 1, 6.2-6.4;СНиП 2.08.02-89* п. 3, 6 прил. 8
17	Соответствие минимального и максимального напоров у пожарных кранов	СНиП 2.04.01-85* п. 6.1 табл. 3, 6.7, 6.8;СНиП 2.08.02-89* п. 8 прил. 8
18	Правильность выбора диаметра и длины пожарных рукавов	СНиП 2.04.01-85* п. 6.8, 6.14;СНиП 2.08.02-89* п. 4 прил. 8
19	Соответствие числа пожарных стояков и пожарных кранов	СНиП 2.04.01-85* п. 6.12;СНиП 2.08.02-89* п. 4-6 прил. 8
20	Правильность размещения пожарных кранов	ППБ 01-03 п. 9.1; СНиП 2.04.01-85* п. 6.13, 6.14, 6.16, 6.17;СНиП 2.08.02-89* п. 4 прил. 8
21	Допустимость выполнения спаренных пожарных кранов	СНиП 2.04.01-85* п. 6.12
22	Комплектность и правильность выполнения пожарных шкафов: - наличие и исправность клапана (задвижки), пожарного рукава, пожарного ствола и двух огнетушителей; - наличие и исправность кнопок пуска насосов-повысителей и систем противодымной защиты; - наличие отверстий (щелей) для вентиляции; - наличие прозрачной дверки или вставки для визуального контроля комплектности пожарного шкафа; - наличие надписей (обозначений) и пломбы	ППБ 01-03 п. 91;СНиП 2.04.01-85* п. 6.13, 6.14
23	Правильность размещения пожарных насосов	СНиП 2.04.02-84* п. 7.10, 7.23;СНиП 2.08.02-89* п. 17 прил. 8
24	Правильность выбора типа, количества рабочих и резервных пожарных насосов	СНиП 2.04.02-84* п. 7.2, 7.3;СНиП 2.08.02-89* п. 16 прил. 8
25	Наличие не менее двух всасывающих и двух напорных линий противопожарного водопровода	СНиП 2.04.02-84* п. 7.5, 7.6;СНиП 2.08.02-89* п. 7 прил. 8
26	Наличие у каждого пожарного насоса обратного клапана, двух задвижек и двух манометров	СНиП 2.04.02-84* п. 7.7, 7.8;СНиП 2.04.01-85* п. 12.16
27	Наличие систем автоматического, дистанционного и ручного пуска пожарных насосов	СНиП 2.04.01-85* п. 12.12, 12.15, 12.24; СНиП 2.04.02-84* п. 13.18, 13.20, 13.21;СНиП 2.08.02-89* п. 16 прил. 8
28	Соответствие категории надежности насосных станций	СНиП 2.04.01-85* п. 4.4, 7.1
29	Соответствие категории надежности энергоснабжения пожарных насосных станций	СНиП 2.04.01-85* п. 12.23
30	Правильность выполнения насосных станций: - размещений станций в здании; - наличие общей схемы пожарного водоснабжения здания и схемы обвязки насосов; - наличие основного и резервного освещения, вентиляции и телефонной связи; - наличие инструкции о порядке включения насосов-повысителей;- наличие первичных средств пожаротушения и указателей	ППБ 01-03 п. 92; СНиП 2.04.01-85* п. 12.24; СНиП 2.04.02-84* п. 13.13, 13.21; СНиП 2.08.02-89* п. 17 прил. 8

Автоматические системы противопожарной защиты в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91* должны обеспечивать требуемый уровень пожарной безопасности людей и материальных ценностей, а также экономическую эффективность этих систем при защите материальных ценностей. В зависимости от требуемого уровня пожарной безопасности автоматические установки пожаротушения должны выполнять одну или несколько задач: - обеспечивать безопасность людей и сохранность материальных ценностей; - предотвращать необратимые воздействия на строительные конструкции и распространение пожара на другие части здания (помещения) и объекты. Требования к конструктивному исполнению, монтажу и эксплуатации автоматических установок пожаротушения регламентированы: ППБ 01-03, ГОСТ 12.1.004-91*, НПБ 110-03, ГОСТ 12.4.026-76, ГОСТ 12.3.046-91, ГОСТ 15150-69, ГОСТ 50680-94, ГОСТ 50800-95, ГОСТ 50969-96, ГОСТ 51091-97.

Блок-схема проверки автоматических установок пожаротушения

Необходимость устройства и наличие установок пожаротушения: НПБ 110-03 п. 1, 3, 4, 6, таблицы 1-3; ГОСТ 12.1.004-91* п. 1.2; СНиП 2.08.02-89* п. 1, 2 приложения 8

Наличие на объекте следующей технической документации: - проектные материалы на установки пожаротушения; - инструкция о порядке действий дежурного персонала при срабатывании установок пожаротушения;- акт приемки в эксплуатацию или протокол последнего испытания установок пожаротушения и др.: ППБ 01-03 п. 97, 101; ГОСТ 12.1.004-91* п. 1.4, 1.5

Исправность и соответствие установок проектной документации: ППБ 01-03 п. 98; НПБ 110-03 п. 1, 7, 11

Выбор вида огнетушащего вещества: НПБ 88-01 п. 4.9, 4.10, 6.4, 7.6, 7.7, 7.25, 8.1, 9.1-9.8

Выбор способа тушения: НПБ 88-01 п. 4.4, 5.1, 5.2, 5.5, 6.1, 7.1-7.3, 7.23, 8.3, 8.14, 8.15, 9.1; НПБ 110-03 п. 3 таблицы 1-3

Правильность выбора вида установки пожаротушения и ее конструктивное исполнение: НПБ 110-03 п. 1, 3, 7, 11, 14; НПБ 88-01 п. 3.3, 4.9, 4.10, 5.2, 6.1, 6.4, 6.9, 7.1, 7.6, 7.7, 8.1, 8.4-8.7, 9.1-9.8, 10.1-10-3, приложение 1; СНиП 2.08.02-89* п. 1, 2, 9, 10 приложения 8; ГОСТ 12.3.046-91*, ГОСТ 15150-69; ГОСТ Р 50680-94; ГОСТ 50800-95; ГОСТ 50969-96; ГОСТ 51091-97

Инерционность срабатывания установки пожаротушения: НПБ 88-01 п. 5.4, 7.12.2

Задержка срабатывания и алгоритм подачи огнетушащего вещества с учетом времени эвакуации людей из помещения: НПБ 88-01 п. 4.64, 5.4, 7.12, 7.13.5, 8.33, 9.9, 9.16, 9.23, 11.1, 11.5, 11.11, 11.17, 11.22

Выбор типа насадков, оросителей или генераторов: НПБ 88-01 п. 4.16, 4.18, 5.8, 5.13, 5.14, 7.16.1, 7.16.6

Правильность расстановки насадков и равномерность распределения огнетушащего вещества по объему, площади, высоте защищаемого помещения: НПБ 88-01 п. 4.6, 4.7, 4.11-4.19, 4.24, 4.25, 4.35, 4.36, 5.5, 7.16, 8.20, 8.23, 8.25, 9.13-9.18, 10; СНиП 2.08.02-89* п. 9-11, 13, 14 приложения 8

Правильность определения расчетных параметров (интенсивности подачи, расхода, продолжительности подачи и суммарного количества огнетушащего вещества): НПБ 88-01 п. 4.2, 4.4, 4.24, 4.26, 4.55, 5.3-5.5, 5.7, 5.16, 6.8, 6.9, 7.11, 7.13, 7.24-7.27, 8.14, 8.15, 8.20, 8.23, 8.24, 9.12, 10.4, приложения 2, 3, 5; СНиП 2.08.02-89* п. 11, 15, 22 приложения 8

Наличие резерва огнетушащего вещества: ППБ 01-03 п. 99; ГОСТ 12.3.046-91* п. 14,15; НПБ 88-01 п. 4.58-4.62, 6.8, 7.11.2-7.11.4, 8.25, 8.26

Правильность выполнения трубопроводов, узлов управления и запорно-регулирующей арматуры: ППБ 01-03 п. 92, 93; НПБ 88-01 п. 4.27, 4.28, 4.32, 4.33, 4.39, 4.40, 4.43-4.49, 4.51, 4.52, 7.30, 7.31

Правильность выполнения насосных станций и станций пожаротушения: - размещение и конструктивное исполнение станций; - наличие двух вводов;- наличие двух насосов-повысителей и насосов-дозаторов и др.: ППБ 01-03 п. 92; НПБ 88-01 п. 4.70-4.76, 7.17.1-7.17.3, 11.7, 11.10, 11.16; СНиП 2.08.02-89* п. 17 приложения 8

Окраска трубопроводов и установок пожаротушения: ГОСТ 12.1.004-91* п. 1.13; ГОСТ Р 50969-96 п. 4.27, 4.28; ГОСТ 12.4.026-76

Наличие и исправность устройств подачи световых и звуковых сигналов о срабатывании установок пожаротушения: ППБ 01-03 п. 97, 102; НПБ 88-01 п. 11.1-11.9; 11.21, 11.25

Обеспечение взаимодействия установок пожаротушения с инженерным и противопожарным оборудованием объекта: - выключение систем оповещения о пожаре и систем противодымной защиты;- отключение систем вентиляции, электроустановок, технологических аппаратов и др.: ППБ 01-03 п. 98, 102; НПБ 88-01 п. 3.5, 4.5, 4.11, 11.1

Наличие у автоматических установок пожаротушения (кроме спринклерных) устройств дистанционного и местного пуска: НПБ 88-01 п. 2.2.7, 8.11, 8.32, 9.9, 11.11, 11.12, 11.18, 11.22, 11.23; СНиП 2.08.02-89* п. 12, 16 приложения 8

Наличие устройств контроля давления (уровня) или массы огнетушащего вещества: НПБ 88-01 п. 4.26, 7.13.8, 11.1, 11.3, 11.5, 11.9-11.11, 11.15, 11.16, 11.21, 11.26

Соответствие надежности электроснабжения, заземления и зануления установок пожаротушения и приборов: ПУЭ п. 1.2.17, 1.2.18, 7.1.45, 7.1.54, 7.2.14, 7.2.41, 7.2.59; НПБ 88-01 п. 4.49, 7.33, 11.1, 11.5, 11.9, 11.10, 11.15, 11.21, 11.26, 14.1-14.9, 15.1-15.3

Наличие устройств удаления огнетушащих веществ после окончания тушения пожара: НПБ 88-01 п. 4.67, 4.68, 7.22, 7.30, 7.31, 8.30, 9.24

Нормативная литература

1. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации. ППБ 01-03 – М., 2003. 2. ГОСТ 12.1.004-91*. Пожарная безопасность. – М., 1992. 3. СНиП 2.04.01-85*. Внутренний противопожарный водопровод. 4. СНиП 2.04.02-84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. 5. СНиП 2.08.01-89*. Жилые здания. 6. СНиП 2.08.02-89*. Общественные здания и сооружения. 7. НПБ 88-01. Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования. 8. НПБ 110-03. Перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения и автоматической пожарной сигнализацией. 9. Правила устройства электроустановок.