1. Реконструкция объектов как метод усиления систем

1.1. Общие положения

Основные объекты водопроводных и водоотводящих систем рассчитаны на длительный период эксплуатации, в течение которого исходные условия их функционирования вполне закономерно изменяются.

Возникающее несоответствие между фактическими условиями и производственными возможностями негативно сказывается на качестве эксплуатации. Ухудшение экологической обстановки требует изменения степени очистки воды и сточных вод, рост количества абонентов приводит к гидравлической перегрузке всех основных объектов водоснабжения и водоотведения, невыполнению ими своих функций и т. д. Изменение некоторых природных факторов способно снизить надежность отдельных сооружений. Например, при увеличении мутности речной воды, активизации эрозионной деятельности рек, снижении статического уровня подземных вод нарушается работа водозаборов, что приводит к их отказам.

Улучшение таких показателей качества эксплуатации, как экономичность и безопасность персонала, нередко достигается изменением конструкций или технологических схем сооружений.

Обязательным условием проведения работ по усилению является их обоснованность, поскольку очень часто причины невыполнения объектами своих функций объясняются элементарными ошибками в эксплуатации. Так, гидравлическая перегрузка водопровода может быть связана с отсутствием должного учета расходов воды и большими утечками систем водоотведения – с неконтролируемой инфильтрацией грунтовых вод в безнапорные коллекторы. Совершенно очевидно, что возникающие проблемы следует разрешать не усилением систем, а улучшением эксплуатационного процесса.

Следует объективно оценить техническое состояние и производствен­ные возможности объектов с учетом износа. С этой целью производит­ся их обследование, уточнение габаритов, а в необходимых случаях – специальные исследования: определение гидравлических сопротивлений трубопроводов, коэффициентов использования объемов отстойных сооружений, дебитов водозаборных скважин. Иногда усилению предшествует капитальный ремонт объектов, например, санация и восстановление пропускной способности трубопроводов. В процессе обследований решается вопрос о целесообразности дальнейшего использования того или иного элемента или его замене (реновации). Наконец, расчетами или путем других обоснований определяются значения параметров, которые должны быть обеспечены после усиления объекта (расход, качество очищенной воды и др.).

В системах отдельные объекты связаны, и реконструкция одного из них скажется на других. Так, изменение напора реконструируемого водовода повлияет на работу водопроводной сети. Поэтому результаты реконструкции необходимо заранее прогнозировать и оптимизировать в интересах всей системы.

Как правило, усиление системы сочетает разные методы: реконструкцию и новое строительство.

1.2. Методика решения задач по реконструкции

Решение задач по реконструкции требует выяснения конкретных причин, по которым данный объект не может нормально функционировать. Только после этого возможен поиск приемлемых путей реконструкции объекта.

Как правило, решение задачи складывается из ряда этапов:

1. выявления элементов (на основании технологических расчетов), у которых требуемые условия работы не соответствуют производственным возможностям;

2. анализа конкретных причин, по которым эти элементы не способны выполнять свои функции;

3. разработки инженерных мероприятий по преодолению указанных причин;

4. прогноза влияния результата реконструкции на функционирование других элементов системы. Реконструкция не должна нарушать нормальное функционирование этих элементов.

Для уяснения методики решения задач по реконструкции рассмотрим следующий пример.

Насосы второго подъема должны подавать по водоводу в водонапорную башню воду с расходом , превышающим проектный. Гидравлический расчет показывает, что требуемая подача превышает пропускную способность водоводов, а необходимый для этого напор насосов второго подъема оказывается больше расчетного и равен . Напомним, что пропускная способность трубопровода – расход, при котором потери напора равны проектным. Таким образом, перегруженным элементом объекта являются насосы второго подъема, не способные создавать напор при расходе (рис. 1.1).

Задача решается заменой насосов второго подъема либо их количественным регулированием (изменением числа оборотов).

Ограничивающим фактором следует считать допустимость повышения давления в водоводе, что, в свою очередь, зависит от его технического состояния и вида труб.

При другом пути решения лимитирующими элементами объекта становятся водоводы, имеющие недостаточную пропускную способность. Единственный способ повышения их пропускной способности – увеличение количества ниток. В этом случае по результатам гидравлического расчета напор насосов второго подъема составит  при подаче, равной . Возможно, что потребуется одновременная замена насосов или их регулировка.

Рис. 1.1. Напорные линии и условия работы насосов: I – вариант 1; II – вариант 2; 1 – резервуар чистой воды; 2 – насос второго подъема; 3 – водовод; 4 – водонапорная башня

Таким образом, первый вариант решения предусматривает реконструкцию насосной станции, второй – прокладку дополнительного водовода.

Преимущество первого варианта – в меньшем объеме строительно-мон­таж­ных работ, недостаток – в росте потребления электроэнергии (в расчете на единицу объема перекачиваемой воды), так как она должна подаваться при большом напоре. При втором варианте реконструкции, наоборот, объем строительно-монтажных работ больше, а удельное потребление энергии – меньше. Выбор варианта требует технико-экономического сравнения.

Вопросы для самопроверки

1. При каких условиях возникает необходимость в проведении работ по реконструкции систем водоснабжения и водоотведения?

2. Какие предварительные работы следует выполнить, прежде чем приступить к выработке стратегии реконструкции?