Vandfordelingssystem - Water distribution system
Et vanddistributionssystem er en del af vandforsyningsnetværket med komponenter, der transporterer drikkevand fra et centraliseret rensningsanlæg eller brønde til forbrugere for at opfylde krav til bolig, erhverv, industri og brandslukning.
Definitioner
Vanddistributionsnet er en betegnelse for en del af et vanddistributionssystem op til servicepunkterne for store vandforbrugere eller efterspørgselsknudepunkter, hvor mange forbrugere er samlet sammen. The World Health Organization (WHO) anvendes udtrykket vand transmissionssystem for et netværk af rør, generelt i en trælignende struktur, der bruges til at lede vand fra rensningsanlæg til service-reservoirer , og bruger udtrykket vandforsyningsnettet for en netværk af rør, der generelt har en sløjfestruktur til at levere vand fra servicereservoirerne og afbalancere reservoirer til forbrugerne.
Komponenter
Et vanddistributionssystem består af rørledninger, lagerfaciliteter, pumper og andet tilbehør.
Rørledninger inden for den offentlige vej, der kaldes vandledninger , bruges til at transportere vand inden for et distributionssystem. Vandledninger med stor diameter kaldet primærfoder bruges til at forbinde vandrensningsanlæg og serviceområder. Sekundære feedere er forbundet mellem primære feedere og distributører . Distributører er vandledninger, der er placeret i nærheden af vandbrugerne, som også leverer vand til individuelle brandhaner . En servicelinje er et rør med lille diameter, der bruges til at forbinde fra en vandledning gennem en lille hane til en vandmåler på brugerens sted. Der er en serviceventil (også kendt som kantstop ) på servicelinjen, der er placeret nær gadebremse for at lukke vand for brugerens bygning.
Lagerfaciliteter eller distributionsreservoirer leverer rent drikkevandsopbevaring (efter påkrævet vandbehandlingsproces) for at sikre, at systemet har nok vand til service i svingende krav ( servicereservoirer ) eller for at udligne driftstrykket ( balancerende reservoirer ). De kan også midlertidigt bruges til at betjene brandslukningskrav under strømafbrydelse. Følgende er typer af fordelingsreservoirer:
- Underjordisk opbevaringsreservoir eller overdækket færdigt vandreservoir : Underjordisk opbevaringsfacilitet eller stort jordgravet reservoir, der er fuldt dækket. Væggene og bunden af disse reservoirer kan være beklædt med uigennemtrængelige materialer for at forhindre indtrængen af grundvand.
- Afdækket færdigt vandreservoir : Stort grundgravet reservoir, der har tilstrækkelige foranstaltninger eller foring for at forhindre overfladevandafstrømning og indtrængning af grundvand, men det har ikke et topdæksel. Denne type reservoirer er mindre ønskelig, da vandet ikke vil blive yderligere behandlet før distribution, men det er modtageligt for forurenende stoffer, såsom fugleaffald, dyre- og menneskelige aktiviteter, algeblomst og deponering i luften.
- Overfladebeholder (også kendt som jordlagertank og bundlager ): Lageranlæg bygget på jorden med væggen beklædt med beton, sprøjtebeton , asfalt eller membran. Overfladebeholder normalt dækket for at forhindre kontaminering. De er typisk placeret i områder med høj højde, der har nok hydraulisk hoved til fordelingen. Når et overfladereservoir på jordoverfladen ikke kan tilvejebringe et tilstrækkeligt hydraulisk hoved til fordelingssystemet, vil boosterpumper være nødvendige.
- Vandtårn (også kendt som forhøjet overfladebeholder ): Forhøjet vandtank. Et par almindelige typer er kugleformet forhøjet lagertank, en stålkugletank oven på en stålsøjle med lille diameter; sammensat forhøjet lagertank, en ståltank på en betonsøjle med stor diameter; og hydropillar forhøjede lagertanke, en ståltank på en stålsøjle med stor diameter. Pladsen inden for den store søjle under vandtanken kan bruges til andre formål såsom kontorlokaler i flere etager og lagerplads. En af de største bekymringer ved brug af vandtårne i vanddistributionssystemet er områdets æstetik.
- Standpipe : En vandtank, der er en kombination af grundlagertank og vandtårnvand. Det adskiller sig lidt fra et forhøjet vandtårn ved, at standrøret tillader vandlagring fra jorden til toppen af tanken. Det nederste lagerområde kaldes understøttende opbevaring, og den øvre del, der ville være i samme højde som et forhøjet vandtårn, kaldes nyttig opbevaring.
- Sump : Dette er et beredskab til vandopbevaring, der ikke bruges til at distribuere vand direkte. Det er typisk bygget under jorden i en cirkulær form med en kuppeltop over jorden. Vandet fra en sump pumpes til et reservoir, når det er nødvendigt.
Opbevaringsfaciliteter er typisk placeret i midten af servicestederne. At være på det centrale sted reducerer længden af vandledningen til servicestederne. Dette reducerer friktionstabet, når vand transporteres over en vandledning.
- Opbevaringsfaciliteter
Underjordisk opbevaringsreservoir
Afdækket færdigt vandreservoir
Jordopbevaringstank
Sfæroid forhøjet lagertank
Komposit forhøjet lagertank
Hydropillar forhøjet lagertank
Standpipe
Topologier
Generelt kan et vanddistributionssystem klassificeres som et gitter, en ring, et radialt eller blindgyde -layout.
Et netsystem følger det generelle layout af vejnettet med vandledninger og grene forbundet i rektangler. Med denne topologi kan vand leveres fra flere retninger, hvilket muliggør god vandcirkulation og redundans, hvis en del af netværket er gået i stykker. Ulemper ved denne topologi omfatter vanskeligheder med at dimensionere systemet.
Et ringsystem har en vandledning til hver vej, og der er en hovedledning forgrenet fra hovedledningen for at levere cirkulation til kunderne. Denne topologi har nogle af fordelene ved et gittersystem, men det er lettere at bestemme størrelsen.
Et radialt system leverer vand ind i flere zoner. I midten af hver zone leveres vand radialt til kunderne.
Et blindgyde system har vandledninger langs veje uden et rektangulært mønster. Det bruges til lokalsamfund, hvis vejnet ikke er regelmæssige. Da der ikke er nogen krydsforbindelser mellem lysnettet, kan vand have mindre cirkulation, og derfor kan stagnation være et problem.
Systemernes integritet
Systemernes integritet er opdelt i fysisk, hydraulisk og vandkvalitet.
Den fysiske integritet omfatter bekymringer om barrierernes evne til at forhindre forurening fra de eksterne kilder til at komme ind i vanddistributionssystemer. Forringelsen kan skyldes fysiske eller kemiske faktorer.
Den hydrauliske integritet er en evne til at opretholde tilstrækkeligt vandtryk inde i rørene i hele distributionssystemer. Det inkluderer også cirkulationen og den tid, vandet bevæger sig inden for et distributionssystem, som har indflydelse på desinfektionsmidlernes effektivitet .
Vandkvalitetsintegriteten er en kontrol af nedbrydninger, når vandet bevæger sig gennem distributionssystemer. Virkningerne af vandkvaliteten kan skyldes fysiske eller hydrauliske integritetsfaktorer. Vandkvalitetsforringelserne kan også finde sted inden for distributionssystemerne, såsom vækst af mikroorganismer, nitrifikation og intern korrosion af rørene.
Netværksanalyse og optimering
Der udføres analyser for at hjælpe med design, drift, vedligeholdelse og optimering af vanddistributionssystemer. Der er to hovedtyper af analyser: hydraulisk og vandkvalitetsadfærd, når den strømmer gennem et vanddistributionssystem. Optimering af designet af vanddistributionsnet er en kompleks opgave. Imidlertid er der allerede blevet foreslået et stort antal metoder, hovedsageligt baseret på metaheuristik. Anvendelse af matematiske optimeringsteknikker kan føre til betydelige konstruktionsbesparelser i denne slags infrastrukturer.
Farer
Farer i vanddistributionssystemer kan være i mikrobielle, kemiske og fysiske former.
De fleste mikroorganismer er ufarlige inden for vanddistributionssystemer. Når infektiøse mikroorganismer kommer ind i systemerne, danner de imidlertid biofilm og skaber mikrobielle farer for brugerne. Biofilm dannes normalt nær slutningen af distributionen, hvor vandcirkulationen er lav. Dette understøtter deres vækst og gør desinfektionsmidler mindre effektive. Almindelige mikrobielle farer i distributionssystemer stammer fra kontaminering af menneskelige fækale patogener og parasitter, som kommer ind i systemerne gennem krydsforbindelser , brud, hovedarbejde i vand og åbne lagertanke.
Kemiske farer er desinfektionsbiprodukter , udvaskning af rørmaterialer og fittings og kemikalier til behandling af vand.
Fysiske farer omfatter grumhed af vand, lugt, farver, skalaer, der er ophobninger af materialer inde i rørene fra korrosion og sedimentresuspension.
Der er flere organer rundt om i verden, der skaber standarder for at begrænse farer i distributionssystemerne: NSF International i Nordamerika; European Committee for Standardization , British Standards Institution og Umweltbundesamt i Europa; Japanese Standards Association i Asien; Standarder Australien i Australien; og brasiliansk national standardorganisation i Brasilien.
Lead servicelinjer
Blyforurening i drikkevand kan skyldes udvaskning af bly, der blev brugt i gamle vandledninger, serviceledninger, rørledninger, VVS -armaturer og armaturer. Ifølge WHO er den vigtigste bidragsyder til bly i vand i mange lande den ledende servicelinje.
Vedligeholdelse
Intern korrosionskontrol
Vandkvaliteten forringes på grund af korrosion af metalrøroverflader og forbindelser i distributionssystemer. Rørkorrosion viser i vand som farve, smag og lugt, hvilket kan forårsage sundhedsmæssige bekymringer.
Sundhedsproblemer vedrører frigivelse af spormetaller som bly, kobber eller cadmium i vandet. Blyeksponering kan forårsage forsinkelser i fysisk og mental udvikling hos børn. Langsigtet eksponering for kobber kan forårsage lever- og nyreskader. Høj eller langvarig eksponering af cadmium kan forårsage skade på forskellige organer. Korrosion af jernrør forårsager rustent eller rødt vand. Korrosion af zink- og jernrør kan forårsage metallisk smag.
Forskellige teknikker kan bruges til at kontrollere intern korrosion, f.eks. Justering af pH -niveau, justering af carbonat og calcium for at skabe calciumcarbonat som røroverfladebelægning og anvende en korrosionshæmmer . For eksempel er fosfatprodukter , der danner film over røroverflader, en type korrosionshæmmer. Dette reducerer chancen for udvaskning af spormetaller fra rørmaterialerne i vandet.
Hydrantskylning
Hydrantskylning er den planlagte frigivelse af vand fra brandhaner eller specielle skylningshranter til rensning af jern og andre mineralforekomster fra en vandledning. En anden fordel ved at bruge brandhaner til hovedskylning af vand er at teste, om vand tilføres brandhaner ved tilstrækkeligt tryk til brandslukning. Under skylning af hydraner kan forbrugere mærke rustfarve i deres vand, da jern- og mineralforekomster omrøres i processen.
Vigtigste fornyelser af vand
Efter at vandledninger har været i drift i lang tid, vil der være forringelse i konstruktion, vandkvalitet og hydraulisk ydeevne. Strukturel forringelse kan skyldes mange faktorer. Metalbaserede rør udvikler intern og ekstern korrosion, hvilket får rørvæggene til at tynde eller nedbrydes. De kan til sidst lække eller briste. Cementbaserede rør udsættes for cementmatrix og forringet armeret stål. Alle rør udsættes for ledfejl. Vandkvalitetsforringelse omfatter skalering, sedimentering og dannelse af biofilm. Skalering er dannelsen af hårde aflejringer på rørets indvendige væg. Dette kan være et biprodukt af rørkorrosion kombineret med calcium i vandet, som kaldes tuberkulering. Sedimentation er, når faste stoffer sætter sig inden for rørene, normalt i fordybninger mellem skaleringsopbygninger. Når der er en ændring i hastigheden af vandstrømmen (f.eks. Pludselig brug af en brandhane), omrøres de faste stoffer, hvilket bevirker, at vandet misfarves. Biofilm kan udvikle sig i stærkt skalerede og dermed ru overflader, hvor bakterier får lov til at vokse, da jo højere ruheden i den indre væg er, desto sværere er det for desinfektionsmiddel at dræbe bakterierne på overfladen af rørvæggen. Hydraulisk forringelse, der påvirker tryk og strømninger, kan være et resultat af anden forringelse, der forhindrer vandstrømmen.
Når det er tid til vandets hovedfornyelse, er der mange overvejelser ved valg af metoden til fornyelse. Dette kan være udskiftning af åbne grøfter eller en af rørledningens rehabiliteringsmetoder. Et par metoder til rehabilitering af rørledninger er sprængning af rør , skråning og foring af rør .
- Vand vigtigste fornyelsesmetoder
Hovedudskiftning af åbent rendevand
Foderbrand leverer vand til et midlertidigt bypass -rør
Servicetilslutning af et midlertidigt bypass -rør
Midlertidig brandhane
.jpg)
Når der anvendes en rehabiliteringsmetode in situ, er en fordel de lavere omkostninger, da der ikke er behov for at udgrave langs hele vandledningen. Kun små gruber udgraves for at få adgang til den eksisterende vandledning. Utilgængeligheden af vandledningen under rehabiliteringen kræver imidlertid, at der bygges et midlertidigt vandomløbssystem til at fungere som vandledningen i det berørte område. Et midlertidigt vand -bypass -system (kendt som midlertidigt bypass -rør ) bør være omhyggeligt designet til at sikre en tilstrækkelig vandforsyning til kunderne i projektområdet. Vand tages fra en fodertransport til et midlertidigt rør. Når røret krydser en indkørsel eller en vej, skal der sættes et dæksel eller en kold plet på, så biler kan krydse det midlertidige rør. Midlertidige serviceforbindelser til boliger kan foretages til det midlertidige rør. Blandt mange måder at oprette en midlertidig forbindelse på er en almindelig at forbinde den midlertidige serviceforbindelse med en haveslange. Det midlertidige rør skal også tilføje midlertidige brandhaner til brandsikring.
Da vandets hovedarbejde kan forstyrre blyledninger , hvilket kan resultere i forhøjede blyniveauer i drikkevand, anbefales det, at når et vandværker planlægger et vandfornyelsesprojekt, bør det samarbejde med ejere af ejendomme om at udskifte ledende servicelinjer som en del af projektet.