Региональная система водоснабжения

Изобретение относится к области водоснабжения. Система водоснабжения содержит водопроводную сеть мегаполиса, разделённую на зоны, соединённые между собой водоводами, источники питания сети водой, зональные насосные станции с всасывающими трубопроводами, параллельно установленными насосами с напорными трубопроводами, соединёнными с напорными магистральными трубопроводами подачи воды в зоны, зональные запасно-регулирующие ёмкости, соединённые по крайней мере с одним источником питания сети водой и зональными насосными станциями при помощи всасывающих трубопроводов. Система дополнительно снабжена водопроводной сетью по меньшей мере одного пригорода мегаполиса, соединённой с водопроводной сетью мегаполиса пригородными водоводами и с напорными трубопроводами пригородной насосной станции с параллельно установленными насосами. Система также снабжена пригородной запасно-регулирующей ёмкостью, соединенной с всасывающими трубопроводами по меньшей мере одной пригородной насосной станции, оборудованной параллельно установленными насосами, и пригородным источником питания сети водой, выполненным в виде последовательно соединенных при помощи пригородного трубопровода сырой воды пригородного водозабора и пригородного узла водоподготовки. Кроме того, система снабжена водопроводной сетью по меньшей мере одной пригородной зоны, соединённой с водопроводной сетью мегаполиса зонными водоводами, региональными водоводами, соединёнными с водопроводной сетью по меньшей мере одного пригорода, с водопроводной сетью по меньшей мере одной пригородной зоны, с по меньшей мере одной зональной запасно-регулирующей ёмкостью и водопроводной сетью мегаполиса. Дополнительно система снабжена региональной запасно-регулирующей ёмкостью, соединенной с всасывающими трубопроводами региональной насосной станции, оборудованной параллельно установленными насосами, и региональным источником питания сети водой, выполненным в виде последовательно соединенных при помощи регионального трубопровода сырой воды регионального водозабора и регионального узла водоподготовки. Обеспечивается снижение эксплуатационных затрат и повышение надежности системы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Система относится к строительству, в частности к системам водоснабжения населённых мест.

Известна система водоснабжения населённого пункта, включающая резервуары чистой воды, насосную станцию с нерегулируемыми насосами, запасно - регулирующую ёмкость, поддерживающую нормативный напор в разводящей сети, и наружную разводящую сеть, соединённые с трубопроводами, регулируемый насос, установленный после нерегулируемых насосов и соединённый с ним последовательно через запасно - регулирующую ёмкость (см. авторское свидетельство СССР №859559, Е03В 7/04, приоритет от 17.07.79 г.).

Недостаток этой системы - узкая область применения, т.к. она не может быть применена для больших городов и регионов ввиду ограниченного объёма запасно - регулирующей ёмкости.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению является «Зонированная система водоснабжения мегаполиса» (см. Зонированная система водоснабжения мегаполиса: патент на изобретение №2592448, Рос. Федерация: МПК E03B7/04 (2006.01)/ Кармазинов Ф.В., Кинебас А.К., Мельник Е.А., Курганов Ю.А., Ильин Ю.А. и др.; опубл. 20.07.2016, Бюл. № 20), содержащая кольцевую водопроводную сеть, разделённую на зоны, соединённые между собой водоводами, источники питания сети водой, зональные насосные станции с всасывающими трубопроводами, параллельно установленными насосами с напорными трубопроводами, соединёнными с напорными магистральными трубопроводами подачи воды в зоны, зональные запасно - регулирующие ёмкости, соединённые, по крайней мере, с одним источником питания сети водой и зональными насосными станциями при помощи всасывающих трубопроводов, установленную на водопроводной сети, по меньшей мере, одной зоны, по меньшей мере, одну повысительную насосную станцию с всасывающим трубопроводом, установленную на водопроводной сети насосную станцию с подающим и отводящими трубопроводами и соединённую с ней безнапорную запасно-регулирующую ёмкость. При этом, безнапорная запасно - регулирующая ёмкость соединена с подающим трубопроводом установленной на водопроводной сети насосной станции, по меньшей мере, одна повысительная насосная станция, по меньшей мере, одной зоны дополнительно снабжена напорным трубопроводом и локальной водопроводной сетью, при этом напорный трубопровод соединён с локальной водопроводной сетью, а всасывающий трубопровод - с водопроводной сетью этой зоны, система дополнительно снабжена подводящим трубопроводом, соединяющим водопроводную сеть и безнапорную запасно - регулирующую ёмкость, дополнительной локальной водопроводной сетью, соединённой с подающим трубопроводом, байпасной линией, соединяющей подводящий трубопровод с отводящими трубопроводами.

Имеются варианты развития, когда:

- система дополнительно снабжена клапанами, установленными на отводящих трубопроводах между точками соединения байпасной линии с отводящими трубопроводами и дополнительной локальной водопроводной сетью, регулирующими давление в дополнительной локальной водопроводной сети;

- локальная водопроводная сеть и дополнительная локальная водопроводная сеть соединены с кольцевой водопроводной сетью, по меньшей мере, одним соединительным трубопроводом с установленным на нем клапаном, регулирующим давление в локальной водопроводной сети и дополнительной локальной водопроводной сети;

- насосная станция дополнительно снабжена группой низконапорных насосов с всасывающими трубопроводами, соединёнными с подводящим трубопроводом и напорными трубопроводами, соединёнными с отводящими трубопроводами насосной станции;

- насосная станция дополнительно снабжена обводящим трубопроводом, соединяющим подводящий трубопровод с подающим трубопроводом, клапаном, регулирующим давление, установленным на обводящем трубопроводе, при этом, клапан, регулирующий давление, установлен с возможностью регулирования давления перед насосной станцией;

- насосная станция дополнительно снабжена гидравлической машиной, например, гидротурбиной, кинематически соединённой с электрогенератором, установленной на подводящим трубопроводе;

- система дополнительно снабжена межзонными клапанами, регулирующими давление, установленными на водоводах;

- насосная станция дополнительно снабжена обводящим трубопроводом, соединяющим подводящий трубопровод с подающим трубопроводом;

- повысительная насосная станция дополнительно снабжена клапаном, регулирующим давление после себя, установленным на напорном трубопроводе, байпасным трубопроводом, соединяющим всасывающий трубопровод с напорным трубопроводом, при этом, точка соединения байпасного трубопровода с напорным трубопроводом расположена между повысительной насосной станцией и клапаном, регулирующим давление после себя.

Для известной «Зонированной системы водоснабжения мегаполиса» характерны следующие недостатки:

1. Высокие эксплуатационные затраты поскольку в условиях мегаполиса стоимости электроэнергии в разных зонах могут существенно отличаться, а возможность подачи воды насосными станциями первого подъема (имеются во всех источниках питания сети водой) из зон с более низким тарифом на электроэнергию в другие зоны с более высоким тарифом на электроэнергию не предусмотрена;

2. Низкая надёжность, поскольку:

- в условиях мегаполиса, когда в каждой зоне эксплуатируются водопроводные сети общей протяженностью в несколько тысяч километров наличие соединительных водоводов между зонами является необходимым, но недостаточным условием для обеспечения требуемого уровня бесперебойности подачи воды;

- при снижении производительности источников питания сети водой (аварии, снижение качества воды в водоисточнике) происходит снижение подач абонентам.

Задачей настоящего изобретения является снижение эксплуатационных затрат и повышение надёжности системы.

Поставленная задача решена так, что в известной системе, содержащей содержащая водопроводную сеть (1) мегаполиса, разделённую на зоны (2, 3), соединённые между собой водоводами (4), источники питания сети водой (5), зональные насосные станции (6) с всасывающими трубопроводами (7), параллельно установленными насосами (8) с напорными трубопроводами (9), соединёнными с напорными магистральными трубопроводами (10) подачи воды в зоны, зональные запасно - регулирующие ёмкости (11), соединённые, по крайней мере, с одним источником питания сети (5) водой и зональными насосными станциями (6) при помощи всасывающих трубопроводов (7) в соответствии с настоящим изобретением система дополнительно снабжена:

- водопроводной сетью (12) по меньшей мере одного пригорода (13) мегаполиса, соединённой с водопроводной сетью (1) мегаполиса пригородными водоводами (14) и с напорными трубопроводами (15) пригородной насосной станции (16) с параллельно установленными насосами (17);

- пригородной запасно - регулирующей ёмкостью (18), соединенной с всасывающими трубопроводами (19) по меньшей мере одной пригородной насосной станции (16), оборудованной параллельно установленными насосами (17), и пригородным источником питания сети водой (20), выполненным в виде последовательно соединенных при помощи пригородного трубопровода сырой воды (21) пригородного водозабора (22) и пригородного узла (23) водоподготовки;

- водопроводной сетью (24) по меньшей мере одной пригородной зоны (25), соединённой с водопроводную сеть (1) мегаполиса зонными водоводами (26);

- региональными водоводами (27), соединёнными с водопроводной сетью (12) по меньшей мере одного пригорода (13), с водопроводной сетью (24) по меньшей мере одной пригородной зоны (25), с, по меньшей мере одной, зональной запасно - регулирующей ёмкостью (11, например, зоны 3) и водопроводной сетью (1, например, зоны 3) мегаполиса;

- региональной запасно - регулирующей ёмкостью (28), соединенной с всасывающими трубопроводами (29) региональной насосной станции (30), оборудованной параллельно установленными насосами (31), и региональным источником питания сети водой (32), выполненным в виде последовательно соединенных при помощи регионального трубопровода сырой воды (33) регионального водозабора (34) и регионального узла (35) водоподготовки.

Имеется вариант развития, когда региональный трубопровод сырой воды (33) соединен с пригородным трубопроводом сырой воды (21) при помощи водовода сырой воды 36.

Отличительными признаками заявляемой региональной системы водоснабжения являются:

1. Дополнительное снабжение водопроводной сетью (12) по меньшей мере одного пригорода (13) мегаполиса,

2. Соединение водопроводной сети (12) по меньшей мере одного пригорода (13) мегаполиса с водопроводной сетью (1) мегаполиса пригородными водоводами (14) и с напорными трубопроводами (15) пригородной насосной станции (16) с параллельно установленными насосами (17);

3. Дополнительное снабжение пригородной запасно - регулирующей ёмкостью (18);

4. Соединение пригородной запасно - регулирующей ёмкости (18) с всасывающими трубопроводами (19) по меньшей мере одной пригородной насосной станции (16), оборудованной параллельно установленными насосами (17), и пригородным источником питания сети водой (20);

5. Выполнение пригородного источника питания сети водой (20) в виде последовательно соединенных при помощи пригородного трубопровода сырой воды (21) пригородного водозабора (22) и пригородного узла (23) водоподготовки;

6. Дополнительное снабжение водопроводной сетью (24) по меньшей мере одной пригородной зоны (25);

7. Соединение водопроводной сети (24) по меньшей мере одной пригородной зоны (25) с водопроводную сеть (1) мегаполиса зонными водоводами (26);

8. Дополнительное снабжение региональными водоводами (27);

9. Соединение региональных водоводов (27) с водопроводной сетью (12) по меньшей мере одного пригорода (13);

10. Соединение региональных водоводов (27) с водопроводной сетью (24) по меньшей мере одной пригородной зоны (25);

11. Соединение региональных водоводов (27) с зональной запасно - регулирующей ёмкостью мегаполиса;

12. Дополнительное снабжение региональной запасно - регулирующей ёмкостью (28);

13. Соединение региональной запасно - регулирующей ёмкости (28) с всасывающими трубопроводами (29) региональной насосной станции (30), оборудованной параллельно установленными насосами (31), и региональным источником питания сети водой (32);

14. Выполнение региональных источников питания сети водой (32) в виде последовательно соединенных при помощи регионального трубопровода сырой воды (33) регионального водозабора (34) и регионального узла (35) водоподготовки;

15. Соединение регионального трубопровода сырой воды (33) с пригородным трубопроводом сырой воды (21) при помощи водовода сырой воды 36.

По сведениям, имеющимся у авторов, отличительные признаки 3, 4, 5 и 6 в технической литературе известны, а остальные - нет, что отвечает критерию патентоспособности «новизна».

Совместное применение в заявляемой системе указанных отличительных признаков позволяет получить два положительных эффекта.

Первый положительный эффект заключается в том, что снижаются эксплуатационные затраты (на оплату электроэнергии) при транспортировке воды, т.к. появляется возможность подачи воды насосными станциями первого подъема (имеются во всех источниках питания сети водой) из зон с более низким тарифом на электроэнергию в другие зоны с более высоким тарифом на электроэнергию. Это достигается благодаря совместному применению отличительных признаков № 5 – 15 поскольку появляется возможность переброски воды питьевого качества в водопроводные сети и запасно - регулирующие ёмкости, а также сырой (неочищенной) воды на узлы водоподготовки из одной зоны или региона в другой.

Второй положительный эффект заключается в том, что повышается надёжность системы в целом, поскольку:

- повышается бесперебойность подачи воды в водопроводные сети за счёт дополнительного подключения к ним пригородных, зонных и региональных водоводов. Это достигается благодаря совместному применению отличительных признаков № 1, 2, 6 – 11, поскольку они наряду с водоводами, соединяющими между собой водопроводные сети разных зон мегаполиса, позволяют осуществлять дополнительную подпитку сетей водой;

- повышается бесперебойность источников питания сети водой за счёт возможности их дублирования. Это достигается благодаря совместному применению отличительных признаков № 3, 4, 5, 11 – 15, поскольку появляется возможность переброски сырой (неочищенной) воды на узлы водоподготовки из одной зоны или региона в другой.

Таким образом, заявляемая региональная система водоснабжения отвечает критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемая авторами система отличается от прототипа конструктивно.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемой межрегиональной системы водоснабжения.

Система включает в себя:

- водопроводную сеть 1 мегаполиса, разделённую по меньшей мере на две зоны 2 и 3, соединённые между собой водоводами 4;

- расположенные в зонах 2 и 3 источники питания сети водой 5, зональные насосные станции 6 с всасывающими трубопроводами 7, параллельно установленными насосами 8 с напорными трубопроводами 9, соединёнными с напорными магистральными трубопроводами 10 подачи воды в зоны, зональные запасно - регулирующие ёмкости 11, соединённые, по крайней мере, с одним источником 5 питания сети водой и зональными насосными станциями 6 при помощи всасывающих трубопроводов 7;

водопроводную сеть 12 по меньшей мере одного пригорода 13 мегаполиса, соединённую с водопроводной сетью 1 мегаполиса пригородными водоводами 14 и с напорными трубопроводами 15 пригородной насосной станции 16 с параллельно установленными насосами 17;

пригородную запасно - регулирующую ёмкость 18, соединенную с всасывающими трубопроводами 19 пригородной насосной станции 16, оборудованную параллельно установленными насосами 17, и пригородным источником питания сети водой 20, выполненным в виде последовательно соединенных при помощи пригородного трубопровода сырой воды 21 пригородного водозабора 22 и пригородного узла 23 водоподготовки,

водопроводную сеть 24 по меньшей мере одной пригородной зоны 25, соединённую с водопроводную сеть 1 мегаполиса зонными водоводами 26,

региональные водоводы 27, соединённые с водопроводной сетью 12 по меньшей мере одного пригорода 13, с водопроводной сетью 24 по меньшей мере одной пригородной зоны 25, с, по меньшей мере одной, зональной запасно - регулирующей ёмкостью 11 (например, зоны 3) и водопроводной сетью 1 (например, зоны 3) мегаполиса,

региональную запасно - регулирующую ёмкость 28, соединенную с всасывающими трубопроводами 29 региональной насосной станции 30, оборудованной параллельно установленными насосами 31, и региональными источником питания сети водой 32, выполненным в виде последовательно соединенных при помощи регионального трубопровода сырой воды 33 регионального водозабора 34 и регионального узла 35 водоподготовки.

Имеется вариант развития, когда региональный трубопровод сырой воды 33 соединен с пригородным трубопроводом сырой воды 21 при помощи водовода сырой воды 36.

Изобретение не исключает установку на сетях и водоводах районных и локальных повысительных насосных станций, а также запорной и регулирующей арматуры (задвижек, обратных клапанов, поворотных затворов, вантузов и т.п.) в местах, предусмотренных строительными нормами и правилами.

Региональная система водоснабжения работает следующим образом.

Поступление воды в зональные запасно - регулирующие ёмкости 11, пригородные запасно - регулирующие ёмкости 18 и региональные запасно - регулирующие ёмкости 28 предлагаемой региональной системы водоснабжения осуществляется из:

- источников питания сети водой 5, расположенных в зонах 2 и 3;

- пригородных источников питания сети водой 20;

- региональных источников питания сети водой 32.

При этом, в пригородных 20 и региональных 32 источниках питания сети водой вода из пригородных 22 и региональных 34 водозаборов проходит очистку на пригородных 23 и региональных 35 узлах водоподготовки. Настоящим изобретением допускается любой вариант исполнения источников питания сети водой 5, расположенные в зонах 2 и 3.

Из запасно – регулирующих емкостей 11, 18 и 28 вода по всасывающим трубопроводам 7, 19 и 29 забирается соответственно зональными 6, пригородными 16 и региональными 30 насосными станциями и подается:

- в водопроводные сети 1 мегаполиса по напорным трубопроводам 9 и соединёнными с ними напорным магистральным трубопроводам 10 подачи воды в зоны 2 и 3;

- в водопроводные сети 12 по меньшей мере одного пригорода 13 мегаполиса по напорным трубопроводам 15 пригородной насосной станции 16 с параллельно установленными насосами 17;

- в водопроводную сеть 24 по меньшей мере одной пригородной зоны 25 по региональным водоводам 27;

- в зональную запасно - регулирующую ёмкость 11, например, зоны 3 по региональным водоводам 27;

- в водопроводную сеть 1, например, зоны 3 по региональным водоводам 27.

Кроме того, настоящим изобретением предусматривается возможность:

- подачи воды из водопроводной сети 1 в водопроводные сети 12 по меньшей мере одного пригорода 13 мегаполиса по пригородным водоводам 14 и наоборот;

- подачи воды из водопроводной сети 1 в водопроводную сеть 24 по меньшей мере одной пригородной зоны 25 по зонным водоводам 26 и наоборот;

- подачи неочищенной (сырой) воды из регионального источника питания сети водой 32 в пригородный источник питания сети водой 20 и наоборот.

Таким образом, заявляемое изобретение обладает свойством промышленной применимости.

1. Региональная система водоснабжения, содержащая водопроводную сеть (1) мегаполиса, разделённую на зоны (2, 3), соединённые между собой водоводами (4), источники питания сети водой (5), зональные насосные станции (6) с всасывающими трубопроводами (7), параллельно установленными насосами (8) с напорными трубопроводами (9), соединёнными с напорными магистральными трубопроводами (10) подачи воды в зоны, зональные запасно-регулирующие ёмкости (11), соединённые по крайней мере с одним источником питания сети (5) водой и зональными насосными станциями (6) при помощи всасывающих трубопроводов (7), отличающаяся тем, что система дополнительно снабжена

водопроводной сетью (12) по меньшей мере одного пригорода (13) мегаполиса, соединённой с водопроводной сетью (1) мегаполиса пригородными водоводами (14) и с напорными трубопроводами (15) пригородной насосной станции (16) с параллельно установленными насосами (17),

пригородной запасно-регулирующей ёмкостью (18), соединенной с всасывающими трубопроводами (19) по меньшей мере одной пригородной насосной станции (16), оборудованной параллельно установленными насосами (17), и пригородным источником питания сети водой (20), выполненным в виде последовательно соединенных при помощи пригородного трубопровода сырой воды (21) пригородного водозабора (22) и пригородного узла (23) водоподготовки,

водопроводной сетью (24) по меньшей мере одной пригородной зоны (25), соединённой с водопроводной сетью (1) мегаполиса зонными водоводами (26),

региональными водоводами (27), соединёнными с водопроводной сетью (12) по меньшей мере одного пригорода (13), с водопроводной сетью (24) по меньшей мере одной пригородной зоны (25), с по меньшей мере одной зональной запасно-регулирующей ёмкостью (11), например зоны (3), и водопроводной сетью (1), например зоны (3), мегаполиса,

региональной запасно-регулирующей ёмкостью (28), соединенной с всасывающими трубопроводами (29) региональной насосной станции (30), оборудованной параллельно установленными насосами (31), и региональным источником питания сети водой (32), выполненным в виде последовательно соединенных при помощи регионального трубопровода сырой воды (33) регионального водозабора (34) и регионального узла (35) водоподготовки.

2. Региональная система водоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что региональный трубопровод сырой воды (33) соединен с пригородным трубопроводом сырой воды (21) при помощи водовода сырой воды (36).