1.4: Проектування системи

Результати навчання студентів

Прочитавши цю главу, ви повинні мати можливість:

• Поясніть, як доступність та надійність вихідної води впливає на проектування системи розподілу
• Опишіть три основні конфігурації системи розподілу
• Оцініть основні вимоги, які впливають на кількість накопичувачів системи розподілу
• Проаналізуйте та опишіть основні типи карт системи розподілу

При проектуванні водопровідної системи потрібно враховувати багато різних речей. Наприклад, можна розглянути наступні питання:

• Для чого буде використовуватися вода?
• Це невелика сільська фермерська громада чи великий промисловий столичне місто?
• Чи збільшиться громада в розмірах?
• Чи є інші джерела постачання?

Планування є важливим етапом при проектуванні водопровідної системи. Більшість ранніх громад були побудовані навколо джерела води, якогось місця, де була доступна вода. Це, очевидно, значно полегшило планування та дизайн. Однак, коли села переросли в міста і коли громади почали поширюватися далеко за межі початкових джерел постачання, планування та проектування ставали складнішими та важливішими. Нижче наведено список кількох речей, які слід враховувати до або під час проектування систем розподілу.

1. Доступність води - Чи є доступний запас води для задоволення поточних та майбутніх потреб?
2. Надійність джерела - Наскільки надійним є джерело або джерела постачання?
3. Якість води - Чи відповідає поточна якість води нормативним стандартам?
4. Місцезнаходження - Яке місцезнаходження громади по відношенню до джерел постачання? Що таке топографія громади?
5. Місцеві, державні та федеральні вимоги - Окрім правил щодо якості води, існують інші місцеві, державні та федеральні правила

Давайте розберемо кожен з цих пунктів трохи докладніше.

Наявність води

Не випадково ранні поселенці і садиби знаходилися в безпосередній близькості від річок і озер. Ці водойми забезпечували джерелом прісної води для пиття і купання. Крім того, він забезпечував хорошим джерелом їжі. Крім риби, інші тварини збиралися б навколо джерел води. У міру того, як громади почали рости, доступність води ставала все більш важливою. Наприкінці 1800-х і початку 1900-х років Лос-Анджелес покладався здебільшого на місцеві запаси підземних вод. Однак, коли населення почало стрімко розширюватися, потреба в іншому джерелі постачання стала очевидною. У той час Вільям Малхолланд був керівником лос-анджелеської водної компанії і відіграв важливу роль у доставці води з району Долини Оуенс на півночі, зробивши її доступною, щоб Лос-Анджелес міг продовжувати розширюватися.

Приведення води з півночі на південь Каліфорнії вимагало великої системи трубопроводів. Після того, як вода досягла Лос-Анджелеса, мережа розподільної системи дозволила людям проживати і поширюватися по всій території. Система передачі води, як правило, складається з трубопроводів великого діаметру, що доставляють воду в райони, в яких відсутні наявні запаси води. На відміну від цього, система розподілу води розсіює воду по заданій площі через трубопроводи меншого діаметру. Діаметри і види трубопроводів будуть більш детально розглянуті далі в цьому тексті.

Надійність води

Доступ до води з різних джерел та місць, наприклад, у випадку з Лос-Анджелесом, дозволив містам рости швидкими темпами. На початку 1900-х років Вільям Малхолланд зрозумів, що місцеві підземні води, що обслуговують місто Лос-Анджелес, не будуть підтримувати зростаюче населення, і виявив інше джерело постачання на північ. При цьому Долина Оуенса не тільки забезпечила додаткове постачання (доступність) для Лос-Анджелеса, але й підвищила надійність поставок для регіону. Багаторазові запаси води підвищують надійність. Наприклад, якщо територія спирається на поверхневе водопостачання як основне джерело і опадів не вистачає на один рік для підтримки поверхневого постачання, місцева система підземних вод може доповнити попит.

У розподільній системі, що має трубопроводи, які з'єднуються між собою, може забезпечити більш надійну подачу в разі обривів трубопроводу або збоїв системи. Наприклад, мережева трубопровідна мережа (розглянута далі в цьому розділі) забезпечує водопостачання з різних напрямків, що дозволяє подавати воду споживачам з більш ніж одного місця. Наявність надійної подачі води та резервної системи трубопроводів має вирішальне значення для ефективної роботи системи розподілу води. Крім того, наявність резервних джерел живлення для роботи насосів у разі відключення електроенергії також забезпечує підвищену надійність.

Якість води

Крім наявності доступного і надійного запасу води, важливо мати запас, який відповідає стандартам якості води. Безпечне водопостачання так само важливо, як і будь-який інший фактор при проектуванні водопровідної системи. У випадках, коли якість вихідної води не відповідає нормам питної води, лікування може бути здійснено. Однак якщо джерела постачання знаходяться не в централізованих місцях, вартість лікування може бути непомірною. Наприклад, якщо водоканал має кілька свердловин підземних вод питної води і ці свердловини розкидані по всій системі розподілу або на кілька миль, централізоване очищення буде важко. Якщо кожна з цих свердловин була забруднена, це може означати, що окремі системи очищення повинні бути встановлені в кожному місці. Вартість індивідуальних систем лікування, як правило, дорожча, ніж централізована система лікування. На відміну від цього, якщо ці свердловини розташовані в безпосередній близькості один від одного, можна було б встановити централізовану систему очищення. Це могло б значно скоротити витрати на лікування.

Вартість лікування оплачується кожним клієнтом через тарифи на воду. Тому в менших громадах будь-який тип лікування може бути дорогим, спричинивши руйнівні наслідки для жителів. Це суто питання «економії масштабу». Наприклад, якби Департаменту води та енергетики Лос-Анджелеса (LADWP) довелося забезпечити обробку свердловини підземних вод, вартість цієї обробки була б розподілена між їх тарифною базою (загальною кількістю клієнтів, що платять). LADWP має сотні тисяч платних клієнтів. Однак, якщо невеликий сільський водоканал з лише кількома сотнями або навіть тисячами клієнтів потребував такого ж лікування, це може виявитися непомірним.

Розташування

Наступна область, яку потрібно враховувати, - це місце розташування. Коли мова йде про нерухомість, то загальною мантрою є «розташування, розташування, місце розташування». Ну, такого роду говорить вірно і водорозподільної системи теж. Розташування забезпечує доступність води, надійність і якість. Це не означає, що воду не можна заносити в райони, де вона природним чином не існує, але вона надходить за додаткову плату. Вода, яка має хорошу якість, легкодоступну та надійну, буде значно дешевшою, ніж якщо чисту та надійну воду потрібно імпортувати на великі відстані.

Місцезнаходження також слід враховувати, коли мова йде про фактичне проектування водопровідної системи. Наприклад, чи буде проводитися розподіл води в місцевості, яка схильна до замерзання температур? Якщо це так, це вплине на глибину інфраструктури системи розподілу води, а також надземні прилади, такі як пожежні гідранти. Якщо пожежний гідрант заповнений водою і температура навколишнього середовища нижче замерзання протягом тривалого періоду часу, вода в гідранті може замерзнути, роблячи гідрант непрацездатним. Топографія також вплине на проектування системи. Чи існують широкі діапазони висот передбачуваної водорозподільної системи або рельєф відносно рівний і рівномірний? Якщо є широкий розкид висот, може знадобитися додаткове відкачування, а також інші прилади в порівнянні з ділянкою, де місцевість рівнинна. Інші речі, які можуть вплинути на проектування системи розподілу на основі місця розташування - це такі речі, як корозійність ґрунту та місцева геологія. Це може вплинути на типи матеріалу, що використовується для таких речей, як трубопроводи, а також процес монтажу.

Місцеві, державні та федеральні вимоги

Правила будуть диктувати мінімальну якість води і деякі стандарти проектування системи і деталі. Ці стандарти та деталі можуть варіюватися від дозволу на встановлення об'єктів до дуже специфічних правил якості питної води. Кожен штат, округ та місто можуть мати різні критерії, які можуть впливати на проектування та монтаж водопровідної системи.

Як мінімум, всі комунальні водоканали повинні відповідати федеральним нормам якості питної води. Ці правила, однак, можуть відрізнятися від штату до штату. Державні нормативи якості питної води повинні бути принаймні такими ж суворими, як федеральні стандарти, але вони можуть бути більш жорсткими. Прикладом тому є зі складовим хромом. Існує кілька рівнів балансу хрому, причому хром VI є найбільш поширеним. Однак федеральний закон про безпечну питну воду (SDWA) та Каліфорнія (SDWA) мають максимальний рівень забруднення (MCL) для «загального» хрому. Це максимальний рівень всіх завалів хрому, дозволених у питній воді. У федеральному SDWA MCL для загального хрому становить 100 мкг на літр (мкг/л), а в Каліфорнії - 50 мкг/л Це приклад, коли державне регулювання якості води є більш суворим, ніж федеральна вимога.

Що стосується критеріїв проектування та монтажу, то може бути ряд місцевих вимог, до яких відносяться дозволи на земляні роботи, зміщення відстаней від інших об'єктів, а також інші умови. Команді конструкторів важливо зрозуміти ці вимоги і допомогти спланувати їх до і під час монтажу розподільних споруд.

Крім цих міркувань, коли мова йде про проектування системи розподілу, існує безліч інших критеріїв, які слід враховувати. Нижче наведено не вичерпний список, але він охоплює різні пункти, які також слід враховувати.

• Майбутнє зростання - У багатьох сферах існують або будуть плани щодо майбутнього зростання. Деякі з цих прогнозів зростання розуміються за допомогою місцевих планових документів, тоді як інші області можуть не мати стільки деталей. Незважаючи на це, завжди розумно працювати з місцевими агентствами над потенціалом майбутніх планів розвитку та зростання. Це особливо важливо, коли мова йде про проклейки об'єктів. Наприклад, якщо трубопровід для існуючої кількості будинків повинен бути тільки шість (6) дюймів в діаметрі, але потрібно буде забезпечити набагато більше будинків в майбутньому, це може бути розумно збільшити розмір трубопроводу в очікуванні цього майбутнього зростання. Це справедливо і для насосних і складських приміщень. Для водоканалів важливо розуміти прогнозоване зростання населення своєї площі, розуміти існуючі та майбутні прогнозовані потреби у воді, а також які вимоги протипожежного захисту потрібні для кожного типу класу споживачів.

• Вартість та фінансування - Вартість є ще одним важливим пунктом, який слід враховувати при проектуванні та будівництві нової або розширенні існуючої системи розподілу. Кому вигідно виконана робота? Розширення системи дистрибуції для нової розробки або це поліпшення сервісу для існуючих клієнтів. Багато разів, якщо планується нова забудова, власник (забудовник) нерухомості буде нести відповідальність за оплату витрат, пов'язаних з розширенням системи розподілу. Однак забудовник також повинен нести відповідальність за оплату деякої частини витрат на існуючу систему водопостачання теж. Чому ви можете запитати? Ну, в той час як існуюча система водопостачання приносить користь існуючим споживачам, частина існуючої системи забезпечить певну користь для нової розробки, а також. Розуміння цієї пропорційної вартості виходить за рамки цієї глави і буде більш детально висвітлено в тексті, пов'язаному зі ставками на воду. Однак важливо розуміти, що побудова нової системи розподілу або розширення існуючої системи розподілу є досить дорогим, і ці витрати повинні бути розподілені клієнтами, які отримують вигоду. Іноді розробник буде платити за деякі або всі проекти системи розподілу, в той час як інші часи комунальні послуги можуть нести борг для фінансування певних проектів, а потім розподілити витрати на своїх клієнтів з плином часу.

Розподіл системи компонування

Планування є важливим етапом при проектуванні розводки водопровідної системи. Хоча всі пункти, розглянуті вище, повинні бути розглянуті до і під час етапів планування, існують інші «гайки і болти», пов'язані елементи планування для того, щоб компонувати дизайн розподільної системи.

Розподільні системи зазвичай проектуються інженерним відділом інженерних комунікацій, тоді як інші часи використовуються інженерні консультанти. Незалежно від того, хто інженер, планування макета дизайну є критичним кроком в будь-якій системі розподілу. Розрахунки повинні бути завершені для того, щоб правильно розміщувати об'єкти, трубопроводи та різні прилади розподільної системи. Деякі з пунктів, які розглядаються, є наступні:

• Вимоги до води
• Швидкість потоку
• Швидкість потоку
• Вимоги до потоку пожежі
• Топографія
• Тиск
• Вимоги до електроживлення
• вибір матеріалу
• Власність на землю

Це аж ніяк не вичерпний список. Однак він повинен дати деяке розуміння речей, які враховуються при плануванні та проектуванні системи розподілу. Ці та інші пункти допомагають визначити, які матеріали підбираються, розмір необхідних об'єктів, а також як речі проектуються і в кінцевому підсумку встановлюються.

Хоча більшість планування та проектування систем розподілу проводиться в офісі з професійними інженерами, слід також проконсультуватися з операторами дистрибуції. На жаль, цей крок обговорення планування та проектування системи розподілу з польовими операторами іноді не береться до уваги. Багато разів етапи планування та проектування відбуваються без участі тих самих людей, які будуть встановлювати та експлуатувати розроблені системи. Може здатися очевидним проконсультуватися з операторами розподілу, але чому тоді це часто не помічають? Багато інформації збирається на етапі планування та проектування. Однією з найбільш важливих речей для перегляду є плани, які називаються виконавчими кресленнями. Виконавчий креслення - це просто те, що це план, який змінюється після того, як він був встановлений і «як він був побудований». Навіть після того, як все враховано на етапі планування та проектування, коли проектні плани потрапляють до поля і об'єкти фактично встановлені, речі часто коригуються і змінюються під час монтажу. Ці зміни та коригування є результатом конфліктів, які не були виявлені на проектних планах і можуть в кінцевому підсумку коштувати значно дорожче, ніж було запропоновано спочатку. Хоча ідея уникнути всіх конфліктів не мислима, консультації з польовими працівниками до завершення проектних планів можуть допомогти зменшити деякі з цих непередбачених конфліктів.

Конфігурації дизайну дистрибутива

Однією з найважливіших речей, що стоять за функціональністю системи розподілу, є компонування або конфігурація. Існує три (3) загальні конфігурації системи розподілу. Це і артеріальна петля, пояса, і системи дерев. Кожен з них буде пояснено нижче. Хоча деякі з них можуть бути більш бажаною та ідеальною конфігурацією установки, іноді менш бажаних конструкцій не уникнути. Основна мета добре спроектованої системи розподілу води - забезпечити хорошу якість води при прийнятному тиску для споживачів комунального господарства. Для досягнення цих та інших цілей, таких як задоволення необхідних потреб споживачів у воді, які включають потоки для боротьби з пожежами та обмеження кількості споживачів, що виходять з води під час відключень, конструкція системи розподілу води надзвичайно важлива.

Система артеріальної петлі

Ідея системи артеріальної петлі полягає в забезпеченні гнучкості, подаючи воду в систему розподілу з декількох місць. Ця система намагається оточити розподільну систему водопровідними магістралями більшого діаметру. Це забезпечує адекватні потоки (обсяги води) в взаємопов'язану систему розподілу з різних місць. Артеріальні магістралі будуються по периметру розподільної системи, що приносить основний потік водопостачання з різних гілок. Система артеріального контуру, як правило, має труби дуже великого діаметру (іменовані магістралями передачі), що забезпечують воду до магістралей меншого, але все ще великого діаметру (іменованих артеріальними магістралями), які потім подають воду в менші магістралі (іменовані розподільними магістралями), і, нарешті, ці магістралі розподіляють воду на клієнтів. Дивіться приклад діаграми нижче.

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Система розподілу артеріальних петель Майка Алворда ліцензована відповідно до CC BY 4.0

Сітка системи

Грід-система є одним з найбільш бажаних макетів системи розподілу. Вони можуть забезпечити водою всіх клієнтів з декількох областей. Така конфігурація дозволяє воді циркулювати по всій системі, забезпечуючи кращу якість води, тиск і швидкість потоку. Ще однією позитивною перевагою для мережевої системи є можливість обмежити кількість клієнтів, у яких немає води під час відключень від таких речей, як розриви водопроводу. Основна відмінність між артеріальною петлею та простою системою сітки полягає в тому, що система сітки, показана нижче, як правило, подається однією передачею та/або артеріальною магістраллю.

Малюнок\(\PageIndex{2}\): Grid System Майк Алворд ліцензується відповідно до CC BY 4.0

Деревоподібна система

Цей тип розподільної системи є найменш бажаною конструкцією. Деревна система, як правило, живиться однією більшою магістраллю, а потім відгалужується до менших розподільних мереж. Однак, як показано нижче, розподільна мережа системи дерева закінчується чимось, що називається «тупиками». Тупики - це місце, де водопровід закінчується в кінці тупика або іншої області, де вона не може підключитися до іншої розподільної магістралі. Тупики можуть призвести до зниження якості води, тиску та витрати. Якщо тупикова магістраль розподілу занадто велика, вода в магістралі може застоятися і спричинити небажані проблеми зі смаком, запахом та кольором води. Тому тупикові водопровідні магістралі іноді бувають низькими, а потім можуть призвести до зниження тиску та потоків.

Малюнок\(\PageIndex{3}\): Деревна система Майка Алворда ліцензується відповідно до CC BY 4.0

Прилади

Придатність - це загальний термін для аксесуарів, пов'язаних з функціонуючою системою розподілу. У цьому розділі ми зупинимося лише на останніх двох приладах у списку нижче. Більшість інших з наведеного нижче списку будуть більш детально розглянуті далі в цьому тексті.

• Клапани
• Пожежні гідранти
• Коліно і кути
• Фурнітура
• Здути
• Повітряні та вакуумні клапани (airvac)

У водорозподільних системах, де є високі і низькі точки (топографічні перепади висот) зазвичай використовуються продувки і повітряні валки. Коли у вас низькі точки в водопроводах, на дні труб може накопичуватися сміття (пісок, бруд). Також, як було сказано раніше, вода може застоюватися в кінці трубопроводів (тупиках). У цих ситуаціях встановлюються удари. Продуви дозволяють операторам розподільної системи промивати воду, щоб видалити застояну воду або сміття. Навпаки, повітря може накопичуватися у високих точках трубопроводу. Для видалення повітря встановлюються повітряні і вакуумні клапани для автоматичного випуску повітря з розподільної системи. Нижче наведено кілька прикладів цих приладів.

Малюнок\(\PageIndex{4}\): Зображення бази ВПС Андерсона знаходиться у відкритому доступі

Малюнок\(\PageIndex{5}\): Зображення Shigeru23 ліцензовано відповідно до CC BY-SA 3.0

Малюнок\(\PageIndex{6}\): Коліно трубопровідна арматура - Зображення від Cschirp ліцензується під CC BY-SA 3.0

Малюнок\(\PageIndex{7}\): Пожежний гідрант у центрі Шарлотсвілля Бен Шумін ліцензований відповідно до CC BY-SA 2.5

Вимоги до системи водопостачання

Як вже говорилося раніше в цьому розділі, потреба у воді є важливим параметром, який розглядається при плануванні і проектуванні водопровідної системи. Попит на воду включає ряд речей, включаючи попит усіх споживачів у системі розподілу (житлових, комерційних, промислових) та попит на боротьбу з пожежами. Важливо визначити не тільки середню потребу системи розподілу, але і максимальну кількість води, що вимагається в будь-який день, і пікову потребу в будь-який заданий час доби. Ці три (3) фактори попиту є критичними при розробці системи розподілу і визначені нижче.

• Середній денний попит (ADD) - Середній денний попит - це загальне використання води в системі розподілу протягом одного (1) року, який потім ділиться на 365 днів. При проектуванні нової системи розподілу без будь-яких існуючих користувачів прогнози землекористування зазвичай використовуються для оцінки кількості води, яка буде використовуватися майбутніми користувачами.
• Максимальний денний попит (MDD) - Максимальний попит на день визначається шляхом перегляду всього попиту протягом одного (1) року та визначення дня з найвищим (максимальним) використанням протягом одного двадцяти чотирьох (24) годинного періоду. Щоденні потреби, як правило, розраховуються за допомогою виробничих лічильників від об'єктів постачання, що приносять воду в розподільну систему.
• Піковий попит на годину (PHD) - Попит на годину пік є найвищим споживанням води протягом одного (1) годинного періоду. Це число попиту можна виміряти виробничими лічильниками, але також можна оцінити за допомогою розрахунків.

Вимоги до пожежного потоку

Житлові, комерційні та промислові потреби у воді важливі для проектування системи розподілу. Однак пожежні потоки є критичною складовою, особливо при проклеюванні складських і насосних споруд. Пожежні потоки зазвичай є визначальним фактором при розмірах систем водопостачання в менших громадах, що обслуговують населення менше 50 000 чоловік. Пожежні потоки визначаються за допомогою різноманітних критеріїв пожежного та будівельного кодексу, визначених Управлінням страхових послуг (ISO). Місцеві пожежні служби та організації, як правило, відповідають за надання цієї інформації та вказівок водоканалам. Серед інших критеріїв ISO визначає мінімальні діаметри труб для конкретних цілей, а також вимоги до тиску та витрати. Більшість районів мають вимогу, щоб тиск не опускався нижче двадцяти (20) фунтів на квадратний дюйм (psi). Вимоги до потоку залежатимуть від типу використання, наприклад, шкіл, комерційних будівель та житлових районів.

Мережевий аналіз

Інженери використовують різноманітні інструменти при плануванні і проектуванні водопровідної системи для визначення розмірів об'єктів, які будуть диктувати тиск, і швидкість протікання води по трубах. Тиск всередині розподільної системи визначається насамперед висотою сховищ всередині системи. Тиск зазвичай вимірюється в фунтах на квадратний дюйм (psi). Один (1) фунт на квадратний дюйм дорівнює 2.31 футів висоти, що називається «тиск голови». Тому, якщо резервуар для зберігання води сидить на сто (100) футів вище водопроводу, подальший тиск становитиме 43,3 фунтів на квадратний дюйм. Математично це досягається шляхом ділення 100 футів на 2,31 (див. Нижче).

• 100 Футів х 1 фунтів на квадратний дюйм = 43,3 фунтів на квадратний дюйм

Цей тиск є теоретичним тиском у водорозподільній системі. Коли вода рухається по трубах і різних приладах по всій системі розподілу, тиск знижується через тертя. Шорсткість внутрішньої частини труби, діаметр труби, зміни напрямку трубопроводу та клапанів - все це впливає на швидкість і тиск потоку води. Стандартним розрахунком, що використовується інженерами для визначення цієї втрати напору через тертя, є рівняння Хейзена-Вільямса. Інша часто використовувана формула - рівняння Дарсі-Вайсбаха. Ці рівняння виходять за рамки цього тексту і виходять за рамки необхідних знань для операторів систем розподілу для належного виконання своїх завдань. Тому вони обговорюються в цьому розділі, але не будуть використовуватися або пояснюватися поза загальним характером їх використання інженерами. Оскільки рівняння Хазена-Вільямса ідеально підходить для таких рідин, як вода, що протікає при звичайних температурах (від 40 ° до 75° F), це найбільш часто використовувана формула. Це рівняння використовується для ідентифікації гладкості (шорсткості) внутрішньої частини водопровідної магістралі. Чим грубіше внутрішня частина труби, тим більше втрат на тертя буде спостерігатися. Це рівняння пов'язує потік води в трубі з фізичними властивостями труби і падінням тиску, викликаним тертям. Отримане значення позначається як C-фактор. Чим вище C-фактор, тим гладкіше внутрішня частина труби і тим менше втрати напору від тертя. Чим нижче C-фактор, тим грубіше внутрішня частина труби, що призводить до більших втрат напору від тертя. У таблиці нижче наведено деякі типові матеріали труб та відповідні C-фактори.

Матеріал	Хейзен-Вільямс C-фактор
Азбестоцемент	140
Чавунні 20 років	89-100
Чавунні 40 років	64-83
Сталеві	140-150
ВЧШГ (цементно-облицьований)	120
ВЧШГ	140
ПВХ (С900/905)	150

Іншим інструментом, який інженери використовують для визначення різних параметрів водорозподільної системи, є гідравлічна модель води. Моделі води можуть допомогти визначити очікувані потоки та тиск у всій мережі розподільної системи, а іноді можуть точно відображати те, що відбувається в розподільчій системі. Хоча ці моделі можуть бути точними при прогнозуванні тиску та потоків, також корисно калібрувати ці комп'ютерні моделі з фактичними польовими даними. Рекордери тиску можуть бути розміщені по всій системі розподілу на таких речах, як пожежні гідранти для вимірювання та реєстрації тиску в розподільчій системі протягом певного періоду часу. Деякі насосні обладнання також можуть бути оснащені пристроями для вимірювання тиску на стороні всмоктування і нагнітання насоса.

Тиск є важливим параметром для вимірювання та контролю в системі розподілу. Деякі системи можуть мати надмірний тиск води або дуже низький тиск. Це створює проблему як для комунальних операторів, так і для клієнтів. Якщо тиск занадто низький, клієнти можуть не мати можливості керувати такими речами, як зрошувальні спринклерні системи. Якщо тиск занадто високий, речі можуть передчасно вийти з ладу через надмірний тиск. У нормальних умовах потоку прийнятний тиск зазвичай знаходиться в межах сорока (40) фунтів на квадратний дюйм до ста п'ятдесяти (150) фунтів на квадратний дюйм. Однак іноді певні райони в системі розподілу тиск може перевищувати навіть ці відносно високі значення або опускатися нижче прийнятних рівнів. Тому розуміння того, яким буде тиск, буде диктувати, які типи матеріалів (особливо труб) прийнятні. Міцність трубопроводу зазвичай виражається з точки зору міцності на розрив і на вигин. На додаток до внутрішніх навантажень, виражених на трубах, існують також зовнішні навантаження, такі як рух руху по трубах, закопаних під землею, або кількість труб може згинатися або згинатися.

• Міцність на розрив - Це міра опору труби до поздовжнього або поздовжнього витягування, яке вона має, перш ніж вона вийде з ладу. Коли потік води змінює напрямок в мережі розподільної системи, він може прикладати ці типи зусиль проти труби. Тому обраний матеріал може бути критичним.
• Міцність на вигин - Ця характеристика - це здатність труби згинатися або згинатися без розриву. Якщо підстилка траншеї (бруд) не рівна або якщо встановлювана труба повинна трохи зігнути, оскільки дорога звивається вліво або вправо, різні матеріали труб мають різні здібності згинати або згинати.

Якщо труба не володіє належною міцністю, то може виникнути ймовірність обриву водопроводу (магістрального). Якщо земля зміщується під час землетрусу, наприклад, труба може розірватися в тому, що називається перервою зсуву. Якщо заглиблена труба нерівномірно спирається, може статися обрив балки. Крім того, якщо внутрішній тиск перевищує допустимий робочий тиск трубопроводу, він також може розірватися. Тому розуміння тиску в системі розподілу та відповідних матеріалів для використання за різних обставин є важливим аспектом планування та проектування.

Малюнок\(\PageIndex{8}\): Зображення пожежної служби Лос-Анджелеса ліцензовано відповідно до CC BY-ND 2.0

Малюнок\(\PageIndex{9}\): Зображення Майка Алворда ліцензовано відповідно до CC BY 4.0

Картування (плани)

Після того, як все планування закінчено і обрано критерії проектування, інженери приступають до роботи зі створення проектних креслень (або планів) для будівельних бригад, які будуть використані на етапі монтажу (будівництва). Ці «плани будівництва» та супровідні специфікації не тільки важливі для того, щоб екіпажі правильно збудували та встановлювали об'єкти системи розподілу, але й використовуються в процесі бюджетування (кошторису). Після того, як набір планів буде завершено, підрядники можуть надати пропозиції або кошториси витрат. Кошторис буде включати витрати на матеріали, робочу силу та обладнання, необхідне для будівництва.

Існують різні типи планів для системи розподілу. Вони, як правило, включають плани трубопроводів, плани насосних станцій, плани джерел постачання (тобто свердловини грунтових вод) та плани сховищ (надземні резервуари для зберігання). Кожен набір планів матиме відповідну інформацію для будівництва та необхідний матеріал. Наприклад, набір планів насосних станцій матиме все необхідне механічне та електричне обладнання, необхідне. У цих планах буде деталізовано об'єкт, в якому розміщується це обладнання. Об'єкт може бути таким же простим, як паркан, пов'язаний з ланцюгом, або настільки ж складним, як блок стіни будівлі з дахом. Технічні характеристики будуть досить детальними, тому підрядник, який виконує роботи, буде знати, що таке насосне обладнання, клапани, трубопроводи, двигуни та будь-які інші елементи, необхідні для побудови повноцінно функціонуючої насосної станції.

Після того, як споруди побудовані, плани оновлюються, щоб відобразити будь-які зміни, що відбулися в процесі будівництва. Навіть на найбільш ретельно підготовлених проектних планах речі часто змінюються, коли вони фактично побудовані. Тому обов'язком будівельного підрядника є складання планів для інженера щодо модифікації та оновлення. Ці оновлені плани називаються виконавчими кресленнями. Після того, як виконавчі креслення будуть підготовлені, їх потрібно надати операторам розподілу для подальшого використання. Ці карти дають операторам розподілу інформацію щодо всіх існуючих об'єктів для визначення місцезнаходження та експлуатації. Кожен водоканал матиме свої стандарти та стилі відображення, але, як правило, існує три (3) основних типи карт. Це всеосяжні, секційні та клапанні та гідрантні карти.

• Комплексні карти окреслюють всю систему розподілу. Вони корисні для розуміння різних зон тиску, загальних місць розташування трубопроводів та великих об'єктів, і зазвичай окреслюють всю межу зони обслуговування комунального підприємства.
• Секційні карти дають більш детальну картину системи розподілу в більшому масштабі. Хоча ці карти схожі на всеосяжні карти, вони мають більше деталей. Наприклад, секційні карти показуватимуть відстані між водопровідними трубами та іншими похованими комунікаціями, такими як каналізаційні та зливові труби. Ці карти допомагають операторам розподілу визначити, з якого боку розташовані вуличні трубопроводи, а також забезпечують розмір та матеріал.
• Карти клапанів та гідрантів показують точне розташування клапанів розподільної системи та пожежних гідрантів. Ця інформація надзвичайно важлива, тому оператори розподілу можуть швидко визначити, які клапани потрібно ізолювати (закривати), коли відбувається обрив водопровідної магістралі. Ці карти зазвичай використовуються операторами розподілу для заходів з технічного обслуговування клапанів та гідрантів. Багато разів місцева пожежна служба вимагатиме копії цих карт, щоб вони мали більш чітке розуміння місць розташування пожежних гідрантів.

Проектування водопровідної системи - важливий процес для того, щоб водоканал зміг забезпечити своїх клієнтів надійним і якісним водопостачанням. Як правило, залучаються кілька відділів, а також зовнішні консультанти з метою належного планування, проектування та побудови системи розподілу, яка відповідає всім необхідним законам та правилам і працює ефективно та функціонально.

Зразки питань

1. Яка з перерахованих нижче є найбільш бажаною конфігурацією системи?
   1. Артеріальна петля
   2. Дерево
   3. Сітка
   4. Залежить від системи
2. Тупики викликають ___________.
   1. Обмежений потік
   2. Застояна вода
   3. Відключення води під час перерв
   4. Все вищесказане
3. Видувні установки повинні бути встановлені ___________.
   1. У високих точках
   2. Низькі бали
   3. Регулярні інтервали
   4. Тільки на великих магістральних лініях
4. Повітряні і вакуумні клапани повинні бути встановлені ___________.
   1. У високих точках
   2. Низькі бали
   3. Регулярні інтервали
   4. Тільки на великих магістральних лініях
5. ISO позначає ___________.
   1. Організація страхових послуг
   2. Офіс страхових послуг
   3. Страхові стандарти організації
   4. Офіс стандартів страхування