Водоснабжение и водоотведение

 
 
 
 
 
А. П. СВИНЦОВ 
 
 
 
 
 
 
 
ВОДОСНАБЖЕНИЕ И ВОДООТВЕДЕНИЕ 
 
 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2023 
1 
 

УДК 628.1 
ББК  38.761.1 
 С24 
 
 
Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры водоснабжения  
и водоотведения ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский 
государственный строительный университет» (НИУ МГСУ)  
Орлов Владимир Александрович; 
кандидат технических наук, доцент, исполнительный директор  
ООО «НПО ЭИТ – ЕВРАЗИЯ» Латышев Валерий Анатольевич 
 
 
Свинцов, А. П. 
С24  
 
Водоснабжение и водоотведение : учебное пособие / А. П. Свинцов. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. – 104 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1407-4 
 
Представлены основные сведения о водоснабжении и водоотведении городов 
и населенных мест, о проектировании и устройстве систем холодного и горячего водоснабжения зданий, внутренней, дворовой и городской канализации, а также очистке 
сточных вод перед их выпуском в водные объекты. 
Для студентов, обучающихся по направлению 08.03.01 «Строительство». 
 
УДК 628.1 
ББК  38.761.1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1407-4 
” Свинцов А. П., 2023 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
 
2 
 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Учебное пособие подготовлено в соответствии с требованием ФГОС ВО 
по направлению подготовки 08.03.01 «Строительство (уровень бакалавриата)». 
Учебное пособие состоит из двух частей. В первой части рассмотрены основные сведения о водоснабжении. Вторая часть учебного пособия посвящена основным сведениям о водоотведении. Системы водоснабжения и водоотведения 
являются неотъемлемыми составными частями инженерного оборудования жизнеобеспечения. 
Цель настоящего учебного пособия заключается в предложении обучающимся основных сведений о водоснабжении, водоотведении и инженерных системах, связанных с жизнеобеспечением населенных мест. 
Изложенные в учебном пособии основные теоретические и практические 
сведения дают возможность обучающимся получить необходимые знания для 
технически грамотного проектирования, строительства и эксплуатации систем 
водоснабжения и водоотведения в современных зданиях. В учебном пособии 
большое внимание уделено современным достижениям в области водоснабжения, водоотведения и рационального использования водных ресурсов. 
3 
 

ГЛАВА I. ВОДОСНАБЖЕНИЕ 
 
1.1. Основы водоснабжения 
 
Водоснабжение – это подача воды от водных источников к местам ее потребления для обеспечения нужд населения и предприятий. 
Водоснабжение является одной из главных народно-хозяйственных задач, 
направленных на повышение уровня жизни людей, благоустройство населенных пунктов и развитие промышленности и сельского хозяйства. Бесперебойность и безопасность питьевого водоснабжения представляет собой одну из 
важнейших составляющих общей продовольственной, экологической и санитарно-гигиенической безопасности населения. 
Для водоснабжения используется сложная инженерная инфраструктура, 
привязанная к конкретной территории, объединяющая комплекс сооружений, самотечных и напорных сетей, служащих для забора воды из источников, ее переработки в питьевую, хранение, транспортирование к потребителям с использованием централизованных или нецентрализованных систем холодного водоснабжения (приготовление, транспортировка и подача горячей воды абонентам с использованием централизованных или нецентрализованных систем горячего водоснабжения). 
Производство, подача и распределение воды являются непрерывными и 
строго последовательными процессами, характеризуемыми четкой увязкой всей 
технологической последовательности от забора сырой (свежей) воды из источника до сброса очищенных стоков в водный объект. 
В процессе производства сырая вода, взятая из источника водоснабжения, как правило, перерабатывается на технологических сооружениях и устройствах. В процессе распределения водопроводная вода заданного качества подается по направлениям использования. В процессе потребления водопроводная 
вода того или иного качества (в зависимости от направления использования) 
применяется для соответствующих целей. 
Питьевая вода – это вода, в которой бактериологические, органолептические показатели и показатели токсических химических веществ находятся 
в пределах санитарных норм, предназначена для питьевых и бытовых нужд населения и (или) производства пищевой продукции. 
Техническая вода – это вода, кроме питьевой, минеральной и промышленной, пригодная для использования в хозяйственной деятельности. 
Вода теплоэнергетическая – термальная вода, теплоэнергетические ресурсы которой могут быть использованы в любой отрасли народного хозяйства. 
Вода промышленная – вода, компонентный состав и ресурсы которой достаточны для извлечения этих компонентов в промышленных масштабах. 
 
 
 
4 
 

Цели использования воды отражают хозяйственное значение водопользований: 
x хозяйственно-питьевые нужды; 
x санитарные и коммунально-бытовые нужды; 
x лечебные и оздоровительные цели; 
x нужды сельскохозяйственного производства (без орошения); 
x орошение; 
x промышленные нужды; 
x нужды гидроэнергетики; 
x прочие нужды. 
Вода, наряду с электрической и тепловой энергией, является энергетическим продуктом, в связи с чем необходимо учитывать соответствующие требования к экономической эффективности ее использования. 
 
1.2. Схемы и системы водоснабжения 
 
Сложный инженерный комплекс современных систем водоснабжения 
включает сооружения и устройства, необходимые для забора воды из водного 
источника (поверхностного – рек, озер, водохранилищ или подземного – грунтовых или артезианских вод), технологические сооружения и установки для 
производства питьевой воды из сырья, взятого из природного источника, хранения, транспортирования и распределения ее между потребителями [1]. В систему транспорта и хранения воды входят водопитатели (насосные станции), 
магистральные и распределительные водопроводные трубопроводы (городская 
водопроводная сеть) и резервуары для хранения аварийных, противопожарных 
и регулирующих запасов воды. На рис. 1.2.1 представлена кольцевая схема водоснабжения населенного пункта с забором воды из поверхностного источника. 
 
 
Рис. 1.2.1. Кольцевая схема водопровода города: 
1 – водозаборное сооружение; 2 – насосная станция I подъема; 
3 – очистные сооружения; 4 – резервуары чистой воды; 
5 – насосная станция II подъема; 6 – водоводы; 
7 – водопроводная сеть; 8 – городские районы 
5 
 

При заборе воды из подземных источников чаще всего используются артезианские водоносные горизонты. На рис. 1.2.2 представлена схема водопровода с забором воды из артезианских скважин. Выбор схемы и системы водоснабжения производят путем сопоставления возможных вариантов ее осуществления с учетом особенностей объекта или группы объектов, требуемых расходов воды на различных этапах их развития, источников водоснабжения, требований к напорам, качеству воды и обеспеченности ее подачи. Сопоставлением 
вариантов необходимо обосновать: 
x источники водоснабжения и использование их для тех или иных потребителей; 
x степень централизации системы и целесообразность выделения локальных систем водоснабжения; 
x объединение или разделение сооружений, водоводов и сетей различного назначения; 
x зонирование системы водоснабжения, использование регулирующих емкостей, применение станций регулирования и насосных станций подкачки; 
x применение объединенных или локальных систем оборотного водоснабжения; 
x использование отработанных вод одних предприятий (цехов, установок, технологических линий) для производства нужд других предприятий (цехов, установок, технологических линий), а также поливки территории и зеленых насаждений; 
x использование очищенных производственных и бытовых сточных вод, 
а также аккумулированного поверхностного стока для производственного водоснабжения и обводнения водоемов и болот; 
x целесообразность организации замкнутых циклов или создание замкнутых систем водопользования; 
x очередность строительства и ввода в действие элементов системы по 
пусковым комплексам. 
 
 
Рис. 1.2.2. Схема водопровода с забором воды из артезианских скважин:  
1 – артезианские скважины; 2 – резервуары чистой воды; 
3 – насосная станция II подъема; 4 – водонапорная башня; 5 – водоводы; 
6 – городская водопроводная сеть; 7 – жилой район; 
8 – промышленное предприятие 
6 
 

Централизованная система водоснабжения населенных пунктов в зависимости от местных условий и принятой схемы водоснабжения должна обеспечить: 
x хозяйственно-питьевое водопотребление в жилых и общественных зданиях, нужды коммунально-бытовых предприятий; 
x хозяйственно-питьевое водопотребление на предприятиях; 
x производственные нужды промышленных и сельскохозяйственных предприятий, где требуется вода питьевого качества или для которых экономически 
нецелесообразно сооружение отдельного водопровода; 
x тушение пожаров; 
x собственные нужды станций водоподготовки, промывку водопроводных и канализационных сетей и т. д. 
При обосновании допускается устройство самостоятельного водопровода для: 
x поливки и мойки территорий (улиц, проездов, площадей, зеленых 
насаждений), работы фонтанов и т. п.; 
x поливки посадок в теплицах, парниках и на открытых участках; 
x приусадебных участков. 
Централизованные системы водоснабжения по степени обеспеченности 
подачи воды подразделяются на три категории. 
I категория. Допускается снижение подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды не более 30  расчетного расхода и на производственные нужды 
до предела, устанавливаемого аварийным графиком работы предприятий. Длительность снижения подачи не должна превышать 3 суток. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускается на время выключения поврежденных и включения резервных элементов системы (оборудования, арматуры, сооружений, трубопроводов и др.), но не более чем на 10 минут. 
II категория. Величина допускаемого снижения подачи воды та же, что 
при первой категории. Длительность снижения подачи не должна превышать 
10 суток. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускается на время выключения поврежденных и включения резервных 
элементов или проведения ремонта, но не более чем на 6 часов. 
III категория. Величина допускаемого снижения подачи воды та же, что 
при первой категории. Длительность снижения подачи не должна превышать 
15 суток. Перерыв в подаче воды при снижении подачи ниже указанного предела допускается на время не более чем на 24 часа. 
Объединенные хозяйственно-питьевые и производственные водопроводы 
населенных пунктов при численности жителей в них более 50 тысяч человек 
относят к I категории; от 5 до 50 тысяч человек – ко II категории; менее 5 ты- 
сяч человек – к III категории. Категорию сельскохозяйственных групповых водопроводов принимают по населенному пункту с наибольшей численностью жителей. 
 
 
7 
 

При необходимости повышения обеспеченности подачи воды на производственные нужды промышленных и сельскохозяйственных предприятий (производств, цехов, установок) необходимо предусматривать локальные системы 
водоснабжения. Проекты локальных систем, обеспечивающих технические требования объектов, рассматриваются и утверждаться совместно с проектами этих 
объектов. 
Расчеты совместной работы водоводов, водопроводных сетей, насосных 
станций и регулирующих емкостей для систем водоснабжения населенных 
пунктов необходимо выполнять для следующих характерных режимов подачи 
воды: 
x в сутки максимального водопотребления – максимального, среднего и 
минимального часовых расходов, а также максимального часового расхода воды на пожаротушение; 
x в сутки среднего потребления – среднего часового расхода; 
x в сутки минимального водопотребления – минимального часового расхода. 
 
1.3. Источники водоснабжения 
 
Используемые для водоснабжения источники подразделяют на природные или антропогенные поверхностные водотоки (реки, каналы), водоемы (озера, водохранилища, пруды), моря и подземные воды (водоносные пласты, подрусловые, шахтные и другие воды), обеспечивающие забор необходимого для 
потребления количества воды в течение длительного времени. Для производственного водоснабжения промышленных предприятий необходимо рассматривать возможность использования очищенных сточных вод. В качестве источника водоснабжения могут быть использованы наливные водохранилища с подводом к ним воды из естественных поверхностных источников. В системе водоснабжения допускается использование нескольких источников с различными 
гидрологическими и гидрогеологическими характеристиками [2–5]. 
Вода в реках обладает большей мутностью (особенно в период паводка) 
в сравнении с подземными водами. Это вызвано относительно высоким содержанием взвешенных и органических веществ, фитопланктона, зоопланктона, 
различных бактерий. В озерах и водохранилищах вода более прозрачная, но 
при этом ей характерна относительно более высокая цветность. Речная вода, 
как правило, содержит малое количество растворенных солей и характеризуется небольшой жесткостью. Некоторые поверхностные водные объекты представлены на рис. 1.3.1. 
Подземные воды, как правило, прозрачны, обычно бесцветны, но очень 
часто сильно минерализованы и имеют повышенную жесткость. При этом подземные воды, обладают высокими санитарными качествами [6]. В связи с этим 
подземные воды, если они не слишком минерализованы, во многих случаях соответствуют требованиям водоснабжения населенных мест. 
 
8 
 

Выбор источника водоснабжения обосновывают результатами топографических, гидрологических, гидрогеологических, ихтиологических, гидрохимических, гидробиологических, гидротермических и других изысканий и санитарных обследований. Выбор источника хозяйственно-питьевого водоснабжения производится с учетом его санитарной надежности и возможности получения питьевой воды. 
 
 
Рис. 1.3.1. Поверхностные источники пресной воды: 
а – водоток (река); б – водоем (озеро); в – водохранилище 
  
Пригодность источника для хозяйственно-питьевого водоснабжения устанавливается на основе: 
x санитарной оценки условий формирования и залегания вод подземного 
источника водоснабжения; 
x санитарной оценки поверхностного источника водоснабжения, а также 
прилегающей территории выше и ниже водозабора по течению воды; 
x санитарной оценки места размещения водозаборных сооружений; 
x оценки качества и количества воды источника водоснабжения; 
x прогноза санитарного состояния источников. 
Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения с 
учетом их санитарной надежности выбирают в следующем порядке: 
x межпластовые напорные воды; 
x межпластовые безнапорные воды; 
9 
 

x грунтовые воды, искусственно наполняемые, и подрусловые подземные воды; 
x поверхностные воды (реки, водохранилища, озера, каналы). 
Выбор источника водоснабжения при наличии нескольких источников и 
равной возможности обеспечения требуемого качества и количества воды осуществляют путем технико-экономического сравнения вариантов схем обработки воды с учетом санитарной надежности источников. 
Для хозяйственно-питьевых водопроводов необходимо максимально использовать имеющиеся ресурсы подземных вод, удовлетворяющие санитарногигиеническим требованиям. При недостаточных эксплуатационных запасах 
естественных подземных вод рассматривается возможность их увеличения за 
счет искусственного пополнения. 
Под общим понятием «подземные воды» понимаются воды, залегающие 
в порах горных пород верхнего слоя земной коры. Этот слой может состоять из 
трещиноватых, нерастворимых в воде горных пород, зернистых пород (песка, 
гальки), а также из растворимых трещиноватых пород (карста). Слой горных 
пород, насыщенный гравитационной водой, образует «водоносный горизонт». 
Грунтовые воды содержатся в первом от поверхности земли водоносном горизонте. Они образуются в результате просачивания в грунт атмосферных осадков, а также в результате фильтрации воды из поверхностных водоемов. Верховодкой называется вода, временно насыщающая верхние слои водопроницаемых грунтов, близкие к дневной поверхности. 
В зависимости от того, перекрыты ли бассейны воды водонепроницаемыми слоями грунтов или нет, подземные воды могут быть напорными, т. е. 
оказывать снизу давление на перекрывающий слой, или безнапорными (при отсутствии такого слоя), т. е. имеющие свободную поверхность в насыщенном 
грунте. Артезианскими называются подземные воды, насыщающие грунт, заключенный между двумя пластами водонепроницаемых пород. При нарушении 
целостности верхнего перекрывающего слоя эти воды поднимаются до уровня, 
соответствующего межпластовому давлению. 
При оценке использования водных ресурсов для целей водоснабжения 
учитывают: 
x расходный режим и водохозяйственный баланс по источнику с прогнозом на 15–20 лет; 
x требования к качеству воды, предъявляемые потребителями; 
x качественную характеристику воды в источнике с указанием агрессивности воды и прогноз возможного изменения ее качества с учетом поступления 
сточных вод; 
x качественные и количественные характеристики наносов и сора, их режим, перемещение донных отложений, устойчивость берегов; 
x наличие вечномерзлых грунтов, возможность промерзания и пересыхания источника, наличие снежных лавин и селевых явлений (на горных водотоках), а также других стихийных природных явлений в водосборном бассейне 
источника; 
10