1.6: Системи розподілу води та операції

Питна вода надходить з безлічі різних джерел. Коли вода пробивається через гідрологічний цикл, вона повертається на сушу у вигляді опадів (дощ, мокрий сніг, сніг тощо). Частина його захоплюється в озерах і річках, в той час як частина просочується в земну поверхню і стає грунтовими водами. Грунтові води можуть бути відкачані назад через свердловини підземних вод, а поверхневі води можуть бути оброблені та доставлені клієнтам. Для того, щоб вода продовжувала витікати з крана при її включенні споживачами, їй потрібна мережа труб, насосів, накопичувачів та інших компонентів, що складають розподільну систему. Система розподілу води - це основна увага цієї глави. Ми виявимо, як вода надходить, подорожує і залишає систему розподілу. Деякі з координаційних точок для обговорення є зберігання, труби, насоси та різні прилади. Придатність - це загальний термін, який використовується для опису таких речей, як клапани, пожежні гідранти, лічильники, серед іншого. Існують різні назви, які посилаються на компанію, яка розподіляє воду споживачам. Деякі приклади включають роздрібну торгівлю водою, водоканал, водний район, водне агентство, постачальник води та постачальник води. Ці терміни можуть використовуватися в цьому тексті з розумінням, що всі вони практично означають одне і те ж.

Джерела постачання

Вода 032 Водопостачання - це повний семестровий курс, що охоплює деталі джерел водопостачання. Для цього курсу ми торкнемося деяких загальних аспектів водопостачання. Як згадувалося у вступі до цієї глави, більшість запасів води надходять або з поверхневих джерел води, або джерел підземних вод. Вся поверхнева вода повинна пройти обробку, перш ніж її можна буде використовувати в побутових цілях. Постачальник води, що експлуатує систему розподілу, повинен або експлуатувати власну установку для очищення питної води, або купувати воду з водоочисних споруд, якщо вони мають намір використовувати поверхневу воду як джерело постачання. Давайте розглянемо кілька місцевих прикладів Південної Каліфорнії. Департамент води та енергетики Лос-Анджелеса (LADWP) є одним з найбільших постачальників води в країні. Вони є прикладом комунальної компанії, яка володіє та управляє очисною установкою питної води, а також розподіляє воду своїм споживачам. На відміну від цього, муніципальний водний район Лас-Віргенес закуповує всю свою воду у оптовика води. Цей оптовий продавець - Столичний водний округ (MWD) Південної Каліфорнії. MWD володіє та експлуатує очисні споруди питної води, але його називають оптовим продавцем, оскільки вони не обслуговують вітчизняних клієнтів безпосередньо. Вони продають воду постачальникам води, які потім продають безпосередньо кінцевому споживачеві. Поверхневі води подаються по трубопроводах, акведуках і каналах до очисних споруд для переробки перед доставкою замовникам.

Іншим первинним джерелом питного водопостачання надходить з підземних водоносних горизонтів. Водоносний шар - це підземний шар водоносної проникної породи або неконсолідованих матеріалів, з яких можуть бути витягнуті грунтові води. Підземні води видобувають за допомогою свердловин. Свердловини також можуть належати та експлуатуватися постачальником води, або вони можуть належати та експлуатуватися оптовим продавцем, який продає воду постачальнику.

Системи розподілу

Після того, як джерело приносить воду постачальнику води, він повинен пробратися через мережу труб, споруд та різних приладів для того, щоб вода потрапила до замовника. Нижче наведено розбивку первинних компонентів кожного з них.

Трубопроводи

1. Мережа передачі
2. Розподільна мережа
3. Сервісні бічні частини

Зручності

1. Структури зберігання
2. Насосні станції
3. Станції зниження тиску

Прилади

1. Клапани
2. Кутові з'єднання
3. Пожежні гідранти
4. Лічильники

Цей список аж ніяк не є вичерпним, але він дає базовий огляд системи розподілу.

Трубопроводи

Трубопроводи - це артерії і вени водорозподільної системи. Вони бувають різної довжини та розмірів і доставляють воду по широкому діапазону областей. Їх зазвичай називають передавальними, розподільними та сервісними магістрами/трубами.

Мережа передачі

Оскільки вода подається з поверхневої очисної споруди до постачальника води або коли вода перекачується з землі, її потрібно підключити до трубопроводів, щоб розпочати процес розподілу. Багато разів поверхневі водоочисні споруди, а іноді і свердловини питної води розташовані за межами району, де обслуговуються клієнти. Якщо це так, то трансмісійні магістралі грають важливу роль в підведенні води до розподільної системи. Трансмісійні магістралі - це труби великого діаметру, які проїжджають великі відстані, несучи великі обсяги води. Деякі електромережі передачі можуть перевищувати діаметри 10 футів (120 дюймів) або більше. Не всі постачальники води мають магістралі передачі такого розміру, а деякі можуть не подорожувати на великі відстані. Менші постачальники води можуть мати магістралі передачі близько 24 дюймів в діаметрі і подорожувати лише милю або менше. Зазвичай немає сервісних з'єднань для клієнтів від мережі передачі, якщо вони не менші за розміром і розташовані в системі розподілу.

Магістралі передачі, як правило, зварені сталеві та ковкі чавунні труби.

Малюнок\(\PageIndex{1}\): - Чотири, 36-дюймові чавунні труби.

Розподільна мережа

Оскільки вода пробивається в розподільну систему, розміри труб стають меншими. Розподільні мережі зазвичай варіюються в розмірі від 6 дюймів до 24 дюймів в діаметрі. Це не означає, що ніколи не існує розподільних мереж діаметром більше 24 дюймів, це лише загальний опис. На відміну від електромереж передачі, розподільні мережі мають підключені до них служби клієнтів. Існують три загальні мережеві структури розподільних магістралей, прокладені в: артеріальну, сітчасту та деревоподібну. Мережа «дерева», як правило, є найменш бажаною, оскільки вони призводять до декількох тупиків. Тупик - це трубопровід, який закінчується без будь-яких з'єднань на його кінці. Наприклад, більшість тупиків - це тупики. Мережева мережа, як правило, є найбільш бажаною, оскільки всі трубопроводи всередині мережі з'єднані між собою. Розподільні магістралі найчастіше є ковкими чавунними трубами. Однак полівінілхлорид (ПВХ) також широко використовується. Азбестоцементна труба часто зустрічається в старих системах водопостачання і, як правило, більше не встановлюється. Ці схеми розташування мереж і трубопроводів в цілому будуть більш детально розглянуті в Water 040 і 041.

Сервісні бічні частини

Для того щоб вода діставалася кожному клієнту індивідуально, труби потрібно підключити до розподільної магістралі і довести до покупця посилку. Службовими бічними є ці труби. Зазвичай вони виготовляються з міді або пластику і підключаються до розподільної магістралі і йдуть до посилки замовника, підключаючись до лічильника води. На малюнку нижче мається на увазі «розподільна магістраль» як водопровідна магістраль і «службова бічна» як лінія обслуговування.

Малюнок\(\PageIndex{2}\): — Службові бічні частини.

Також важливо вказати на цій конкретній картині немає лічильника води або клапанів, що з'єднують труби. Однак це приємна довідка для ілюстраційних цілей.

Зручності

Постачальник води має різноманітні засоби для зберігання та переміщення води через розподільну систему. Наведена нижче інформація не є повним переліком об'єктів, але це основний огляд загальних об'єктів у системі розподілу. Накопичувальні конструкції, насоси та клапани регулювання тиску поширені серед більшості систем розподілу води.

Структури зберігання

Зберігання є важливою вимогою до систем розподілу. Зберігання забезпечує тиск і потребу води для щоденних операцій, максимальні денні потреби та достатню кількість потоків для гасіння пожеж. Для того щоб вода текла по трубах, там повинен бути тиск. Якщо насоси не працюють, то потрібно щось інше, щоб забезпечити тиск. Саме тут вступають в гру складські конструкції. Наступного разу, коли ви їдете навколо долин Санта-Кларіта або Сан-Фернандо, подивіться на навколишні пагорби, і ви побачите танки, розкидані навколо. Ці цистерни циліндричної форми знаходяться над резервуарами для зберігання ґрунтових вод. Надземні резервуари для зберігання є не єдиним типом розподільного сховища, але вони є найбільш поширеними в Каліфорнії. Залежно від рельєфу місцевості, резервуари можуть бути розміщені на різній висоті по всій системі. Деякі можуть бути на нижчих висотах, а інші - на більш високих висотах. Ці різні перепади висот називаються «зонами тиску».

Насосні станції

Насосна станція використовується для перекачування води з нижчих висот до більш високих висот. Для того щоб вода потрапила до цих накопичувальних конструкцій, потрібні насоси, щоб зробити підйом. Якби громада була повністю рівною, можливо, не виникне потреби в насосних станціях. Підземні свердловини могли б забезпечити достатній тиск для підйому води до підвищених резервуарів для зберігання. У районах, де є різні перепади висот, насоси потрібні для підйому води в різні зони тиску. Це не означає, що насоси лише забезпечують водою резервуари для зберігання. Однак рівень води в баку зазвичай використовується для визначення того, коли насос потрібно включати і вимикати. Подивіться на приклад нижче. Уявіть собі будинки, розкидані по лінії між насосом і резервуаром теж. Коли рівень в накопичувальному баку стане низьким, насос потрібно буде включити для заправки бака. Поки резервуар наповнюється, клієнти можуть бути підключені до труби, що веде до резервуара, і використовувати частину води, поки вона пробирається до резервуара. Після того, як бак заповниться, насос буде вимкнений.

Малюнок\(\PageIndex{3}\): — Насосна станція.

Станції зниження тиску

Іноді відстань між накопичувальним баком і замовником може бути настільки великим, що тиск, який отримує клієнт, занадто високий для звичайних сантехнічних систем. У цьому випадку може бути встановлена станція зниження тиску для зниження тиску до прийнятних рівнів. Прийнятні значення тиску варіюються від постачальника води до постачальника води, але загальний діапазон від 40 фунтів на квадратний дюйм (psi) до 140 фунтів на квадратний дюйм є дуже поширеним явищем. Ці станції зниження тиску дуже схожі на «регулятор тиску», який ви можете мати у себе вдома. Взагалі кажучи, максимально прийнятний тиск всередині будинку становить близько 80 фунтів на квадратний дюйм. Тому, оскільки постачальники води можуть мати тиск до 140 фунтів на квадратний дюйм або більше, споживачі також мають пристрої регулювання тиску. Станції зниження тиску постачальника води також можуть бути спроектовані таким чином, щоб дозволити воді текти з областей більш високого тиску в області нижчого тиску, якщо тиск в області нижнього тиску падає нижче раніше визначеної заданої точки.

Прилади

Придатність є загальним терміном і зазвичай використовується для різних компонентів у всій системі розподілу. Вони являють собою «суглоби» та деталі, які використовуються для утримання системи розподілу разом, контролю потоків, забезпечення потоку та зупинки потоку води. У цьому розділі ми коротко обговоримо клапани, кутові з'єднання, пожежні гідранти та лічильники.

Клапани

Першочерговим призначенням клапана є зупинка потоку води. Вони встановлюються у всіх водорозподільних системах, щоб зупинити потік води, особливо коли є обрив в трубі. Як і у випадку з трубопроводами, клапани бувають різних розмірів. Наприклад, якщо водопровідна магістраль діаметром 12», то клапан зазвичай становить 12» в діаметрі. Існують клапани на магістралі передачі, розподільчих магістралей та сервісних бічних отворах. Існують також запірні клапани, підключені до більшості лічильників клієнтів. Коли потрібно зробити ремонт або виконати якусь модифікацію існуючої системи, потік води потрібно припинити. Тому клапани є найважливішим компонентом водорозподільної системи. Клапани, що з'єднують розподільну магістраль із сервісною бічною, зазвичай називають зупинками корпорації (corp stop). Клапани, розташовані на з'єднаннях лічильників, зазвичай називають кутовими, бордюрами та обмежувачами. Нижче наведено пару прикладів клапанів.

Клапани
Малюнок 6.4	Малюнок 6.5	Малюнок 6.6

Кутові з'єднання

Кутовий суглоб дуже схожий на суглоб у вашому тілі. Його використання полягає в тому, щоб дозволити трубі змінювати напрямки. Якщо труба встановлена на вулиці, а вулиця повертає вправо, трубу теж потрібно повернути вправо. Якщо поворот - це поворот на 90 градусів, то кутовий суглоб буде називатися лікоть 90°. Існує безліч різних кутових з'єднань. Найбільш поширені з них знаходяться під наступними кутами: 90°, 45° та 22 ½°. Якщо труби, що йдуть з різних напрямків, потрібно з'єднати, то буде використовуватися «трійник» або «хрестик». Дивіться приклади нижче.

Малюнок\(\PageIndex{7}\): — Кутовий стик.

Пожежні гідранти

Пожежні гідранти є критичними приладами в розподілі для гасіння пожеж та зниження витрат на страхування. Пожежні гідранти дозволяють воді текти у великих обсягах, щоб допомогти боротися з пожежами. Пожежні гідранти також використовуються для подачі води для очищення каналізації, забезпечення водою вантажних автомобілів для контролю пилу, а також як засіб для «промивання» розподільної системи для цілей якості води. Вода, що сидить у трубопроводах протягом тривалого періоду часу без використання, може стати застійною та знебарвленою. Тому час від часу пожежні гідранти можна використовувати для «змиву» системи. Якщо пожежний гідрант зламався або з якоїсь іншої причини «вийшов з ладу», важливо, щоб він був ідентифікований як неробочий. Тому, якщо пожежна служба потребує гасіння пожежі, вони не витрачають часу на підключення до не функціонуючого гідранту.

Пожежні гідранти
Малюнок 6.9 — Пожежний гідрант.	Малюнок 6.10 — Промивання пожежного гідранта.

Лічильники

Останній прилад, який ми обговоримо в цьому тексті, - це лічильник води. Лічильники дуже важливі для відстеження кількості води, що рухається всередину, поза або через розподільну систему. Лічильники зазвичай розміщують на насосних станціях і колодязях для відстеження води, що закачується в розподільну систему. Або, якщо насосна станція нагнітає воду в іншу зону, важливо відстежувати кількість води, що надходить в ту чи іншу зону. Найбільш поширене місце розташування лічильників води - на підключенні служби підтримки клієнтів. Особливо в районах, де води мало, надзвичайно важливо мати можливість відстежувати кількість води, яку споживач використовує, щоб точно стягувати з них вартість води. Лічильники також бувають різних розмірів та типів залежно від кількості витрати, необхідної для відповідного підключення послуги.

Лічильники води
Малюнок 6.11 — Метр.	Малюнок 6.12 — Метр.

Інформація, надана в цьому розділі (як і у всіх розділах цього тексту) є знімком погляду на системи розподілу. У програмі Water 040 та 041 технології водних систем ви докладніше подивіться на цю та більше інформації про розподіл води.

Кар'єра в розподілі питної води

Існують різні кар'єрні можливості, що працюють на постачальника розподілу води, і залежно від розміру організації може бути кілька рівнів кожної посади з декількома відділами. Велика організація, така як Департамент води та енергетики Лос-Анджелеса (LADWP), налічує понад 4000 співробітників. У них є кілька відділів з дуже конкретними завданнями та обов'язками. Наприклад, у них може бути екіпаж зчитування лічильників, який зчитує лише лічильники. Тоді як у меншому водоканалі зчитувач лічильників також може нести відповідальність за перевірки витоків у службі лічильника, повішення повідомлень про відключення для клієнтів, які не платять, та інші функції. У ще менших агентствах працівник може прочитати лічильники одного дня, виправити витік на наступний день та провести обслуговування свердловин та насосів на інший день. Нижче наведено список деяких найбільш поширених можливостей працевлаштування та короткий опис деяких обов'язків.

Зчитувач лічильників

Відповідає за зчитування лічильників води для клієнтів, що виставляють рахунки Зазвичай потрібно ходити від служби до служби, нахилятися, щоб підняти кришку лічильника та записати показання лічильника.

Представник служби підтримки клієнтів

Відповідає за допомогу з відправкою рахунків за воду, відповіді на дзвінки клієнтів, обробку платежів клієнтів та створення замовлень на роботу на основі скарг клієнтів.

Технік з якості води

Відповідальний за збір зразків якості води, читання та інтерпретацію результатів якості води, написання звітів та забезпечення того, щоб вода, що подається клієнтам, відповідає правилам якості питної води.

Обслуговування свердловин і насосів

Виконує щоденні відвідування свердловин і насосних майданчиків для забезпечення правильної роботи. Збирає показання лічильників, змінює масло, контролює та підтримує системи дезінфекції, підтримує чистоту сайтів та різні інші обов'язки з технічного обслуговування.

Менеджери та супервайзери

Існують різні керівники відділів та керівники як для польового, так і офісного персоналу. Їх обов'язки варіюються від організації та призначення робочих завдань, створення та моніторингу бюджетів, написання звітів та інших конкретних завдань, пов'язаних з їхнім відділом.

Це лише невеликий знімок можливих можливостей у водорозподільному каналі. Є ще багато областей конкретної спрямованості, таких як інженерія, людські ресурси, адміністрація, бухгалтерський облік та будівництво, лише деякі з них. Однак це хороший список, щоб дати людині певний погляд на операції системи розподілу.