bbk 000000

УДК 628.152

Шушкевич Е. В., Бастрыкин Р. И., Алешина Е. В.

Особенности режима работы системы подачи и распределения воды в условиях снижения водопотребления

Аннотация

В связи со значительным снижением объемов водопотребления, влияющим на режим работы водопроводных сооружений города, необходима оптимизация гидравлического режима работы всех звеньев системы подачи и распределения воды. Это очистные сооружения, насосные станции второго подъема, регулирующие узлы и насосные станции третьего и четвертого подъема, расположенные в черте города, а также распределительная сеть и потребитель, который должен получить качественный продукт, отвечающий нормативным требованиям. В результате оценки влияния снижения водопотребления на режим работы сооружений специалистами МГУП «Мосводоканал» был разработан комплекс первоочередных и долгосрочных мероприятий по оптимизации режима подачи и распределения воды, консервации ряда водопроводных сооружений.

Ключевые слова

трубопровод , водопроводная станция , снижение водопотребления , управление режимами подачи воды

Скачать статью в журнальной верстке (PDF)

Современная система водоснабжения Москвы – это сложнейший комплекс сооружений, обеспечивающих бесперебойную подачу воды населению и предприятиям города и области. Система подачи и распределения воды включает пять станций водоподготовки (в том числе новую Юго-Западную водопроводную станцию), систему транспортирующих трубопроводов, а также 11 регулирующих узлов и 5 насосных станций третьего подъема, расположенных в черте города.

Генеральным планом развития и реконструкции Москвы, принятым в 1974 г., предусматривалось развитие системы водоснабжения до 1995 г. с учетом обеспечения к расчетному сроку подачи воды в объеме 7600 тыс. м³/сут и достижения нормы хозяйственно-бытового водопотребления 500–600 л/(сут·чел). Также было намечено увеличение мощности водопроводных очистных сооружений. В эти годы наблюдался непрерывный рост водопотребления (рисунок), которое в 1995 г. достигло своего пика – 6524 тыс. м³/сут, а в отдельные дни приближалось к расчетному объему (31 декабря 1995 г. водопотребление составило 7551 тыс. м³/сут).

В 1994–1995 годах концепция непрерывного наращивания мощностей водопроводных сооружений была заменена новой концепцией экономии и рационального использования водных ресурсов. Были разработаны «Основные направления градостроительного развития Москвы и Московской области на период до 2020 года» и Целевая комплексная программа «Экономия и рациональное использование водных ресурсов в Москве и повышение надежности водоснабжения на период до 2010 года».

Результатом реализации новой концепции стало ежегодное снижение водопотребления, которое отмечается с 1995 г. по настоящее время. К 2009 г. интенсивность снижения достигла 6,83%. Среднесуточное водопотребление при этом составило 3845 тыс. м³, а в летний период с учетом сезонного характера водопотребления – 3166 тыс. м³.

Снижение водопотребления повлияло на все звенья системы подачи и распределения воды: насосные станции второго и третьего подъема, регулирующие узлы, распределительную сеть. Относительно совместного режима работы насосных станций второго подъема и распределительной сети следует отметить, что в течение 5 лет давление на коллекторах станций и в распределительной сети поддерживалось на одном уровне, а среднегодовой прирост в сети составлял 0,3–0,5 м вод. ст.

Однако интенсивное снижение водопотребления привело к тому, что летом 2009 г. управление режимами подачи и распределения воды стало проблематичным, поскольку поддерживать минимальную подачу и заданное давление в течение длительного времени (особенно в ночные часы минимального водопотребления) существующими насосными агрегатами затруднительно. Отмечены изменения режима работы отдельных регулирующих узлов: Останкинского, Кузьминского, Орехово-Борисовского, Куркинского. В летний период уменьшается кратность обмена воды в резервуарах питьевой воды и, как следствие, снижается содержание остаточного хлора на выходе из них. Распределительная сеть города является конечным звеном, которое реагирует на существенное снижение водопотребления уменьшением скорости движения воды в трубопроводах.

Поскольку перечисленные проблемы проявлялись постепенно, по мере снижения водопотребления, система водоснабжения (от сооружений водоподготовки до распределительной сети) перестраивалась в соответствии с потребностями города. Ежегодно принимались адекватные меры, позволяющие поддерживать заданные режимы работы системы подачи и распределения воды.

С увеличением интенсивности снижения водопотребления за последние два года были внесены существенные изменения в режим работы водопроводных сооружений. Для улучшения технологического режима работы очистных сооружений на летний период отключается ряд технологических линий и резервуаров питьевой воды. Для оптимизации обмена воды в резервуарах питьевой воды сооружений третьего подъема уменьшается их наполнение на шести регулирующих узлах.

С 2009 г. МГУП «Мосводоканал» ежедневно предусматривает почасовую подачу воды сооружениями второго и третьего подъема. Это дает возможность планировать на двое суток вперед работу оптимального количества насосных агрегатов для обеспечения заданных параметров подачи и давления в распределительной сети, минимизировав тем самым затраты электроэнергии. Проблемы обеспечения требуемого гидравлического режима, возникающие на распределительной сети города, не могут быть решены так же быстро, как по головным сооружениям, насосным станциям второго подъема и регулирующим узлам.

Распределительная сеть Москвы имеет радиально-кольцевую конфигурацию с учетом геоморфологических особенностей города и повторяет исторически сложившуюся схему улиц и проспектов. При этом сеть выполняет одновременно две функции – обеспечение хозяйственно-питьевых нужд и пожаротушения. Средний диаметр труб городской распределительной сети определялся в соответствии с принятыми нормами проектирования (110 л/с для наружного пожаротушения и 2,5–70 л/с для внутреннего пожаротушения).

За последние годы в Москве появились объекты, имеющие высокую норму водопотребления для внутреннего пожаротушения (от 180–500 л/с): жилой комплекс «Триумф Палас» – 180 л/с; Лефортовский тоннель – 320 л/с; Торговый комплекс «Охотный ряд» – 500 л/с и др. Увеличилось количество жилых домов с подземными гаражами, где на спринклерную систему пожаротушения требуется от 40–70 л/с воды. Это привело к существенному увеличению объема действующей трубопроводной сети, который в настоящее время составляет более 2 млн. м³.

Показательно также сопоставление объема среднесуточной подачи воды городскими станциями водоподготовки и емкости резервуаров и трубопроводов в зоне их влияния, которое отражает суточную кратность обмена воды в трубопроводах (таблица). Ежегодно это соотношение уменьшается и приводит к снижению скорости движения воды в водоводах и магистралях. На сегодняшний день часть трубопроводов с диаметром более 600 мм работает со скоростью менее 0,4 м/с. Средняя скорость в водоводах и магистралях составляет 0,7–1 м/c по сравнению со средней экономической скоростью для больших диаметров 1–1,5 м/с, в магистралях – 0,3–0,5 м/с, в разводящей внутриквартальной сети – 0,1–0,3 м/с.

Для сохранения качества воды в трубопроводах и обеспечения санитарной надежности системы водоснабжения Москвы в условиях снижения скорости движения воды выполняются следующие мероприятия: ежегодно реконструируется около 160 км трубопроводов; увеличиваются объемы плановых промывок водопроводной сети, а также количество точек контроля качества воды на распределительной сети; с повышением температуры воды в летний период проводится усиленный контроль качества питьевой воды с введением дополнительных точек контроля остаточного хлора.

Другим важным направлением технической политики МГУП «Мосводоканал» является изменение диаметров трубопроводов. Совместно с проектными организациями планомерно принимаются решения по уменьшению диаметров труб распределительной сети города (особенно водоводов и магистралей). На стадии согласования схем микрорайонов, в которых расчетные скорости воды заведомо низкие (0,01–0,2 м/с), рекомендуется проектирование промывных катушек и устройство выпусков в водосток непосредственно из распределительной сети.

На основании анализа работы системы подачи и распределения воды в сложившихся условиях, а также прогнозируемых данных водопотребления на ближайшую перспективу, был разработан План оптимизации водопроводных сооружений на 2009–2012 годы. План включает первоочередные и долгосрочные мероприятия: использование низконапорных насосных агрегатов на Северной станции водоподготовки; замену дозирующего оборудования на станциях водоподготовки; сезонное и долгосрочное выключение технологических линий очистных сооружений; полную автоматизацию регулирующих узлов «Куркинский» и «Лениногорский»; применение частотных преобразователей на насосных станциях третьего подъема; установку телеуправляемых затворов на водоводах и магистралях для управления расходом и давлением и др.

Одновременно рассматривается возможность длительной консервации отдельных сооружений третьего подъема. В летний и зимний периоды успешно проведены эксперименты по кратковременному выключению из режима подачи и распределения воды трех регулирующих узлов, что подтвердило возможность их длительной консервации при 100-процентном резервировании за счет мощности других водопроводных сооружений.

Выводы

Реализация Плана оптимизации водопроводных сооружений на 2009–2012 годы должна обеспечить совершенствование системы управления:

• максимально автоматизировать процессы управления режимами подачи воды (управления насосными станциями второго подъема и сетью, уровнями воды в резервуарах питьевой воды сооружений третьего подъема, обнаружения неисправностей напорных водоводов и контроля давления воды в водопроводной сети);
• минимизировать энергетические затраты на подачу воды;
• перейти на новый, более качественный уровень анализа работы системы, базирующийся на расчетах, выполняемых с помощью гидравлической модели сети.

Проводимые МГУП «Мосводоканал» мероприятия позволят и в дальнейшем обеспечить потребителей качественным и бесперебойным водоснабжением.