Watertorens zijn overal te vinden: in dorpen in de voorsteden, dorpen, op boerderijen, in kassen, op het grondgebied van kleine bedrijven. Wat zijn deze structuren, waarom zijn ze nodig en hoe werken ze?
Wat is een watertoren?
De watertoren is een hydraulische constructie met als belangrijkste doel de opslag en toevoer van water. Structureel is het een tank (meestal cilindrisch van vorm), die op een bepaalde hoogte van het aardoppervlak is geïnstalleerd; pomp apparatuur; pijpleidingen. Het volume van de tank wordt berekend op basis van de waarde van het vermogen van de watervoorziening en de waterstroom.
Enkele eeuwen geleden zijn de eerste watertorens gebouwd. In Rusland was misschien wel de enige klant voor de bouw van watertorens lange tijd de spoorlijn, die volumetrische tanks nodig had waar het mogelijk zou zijn om watervoorraden te verzamelen voor het "tanken" van stoomlocomotieven. Tot nu toe zie je op veel stations tegenwoordig de oude bakstenen torens, bewaard gebleven uit de 19e eeuw.
Het beeld is veranderd sinds 1951, toen de massale bouw van watertorens op het platteland begon, waar de meeste van deze constructies zich tot op de dag van vandaag bevinden. We hebben het over de zogenaamde Rozhnovsky-torens, waarvan het ontwerp is ontwikkeld door ingenieur A.A. Rozhnovsky in 1936.
Het was een revolutionaire technische oplossing. De verenigde zuinige metalen torens, die in slechts 2 tot 4 dagen worden gemonteerd, vervullen hun functies zonder dat er winterwaterverwarming nodig is. Gebaseerd op de constructieve oplossingen van Rozhnovsky, zijn de meeste watertorens in ons land gebouwd. Hieraan moet worden toegevoegd dat ingenieur P.I. ook een belangrijke bijdrage heeft geleverd aan hun ontwikkeling. Zemskov.
Watertorens bevinden zich over de hele wereld. Ze verschillen in structurele elementen, afmetingen en prestaties, maar lijken qua ontwerp sterk op elkaar en hebben dezelfde functies. Hierover later meer.
Apparaat en doel
De belangrijkste functies van de watertoren
De watertoren is ontworpen om de stroming en druk van water in het watervoorzieningsnetwerk autonoom te regelen. Een vrij eenvoudig fysisch werkingsprincipe bepaalde de ontwikkeling en het wijdverbreide gebruik van dit type hydraulische constructies.
De watertoren heeft de volgende functies:
- zorgen voor de waterstroom naar de consument;
- uniforme verdeling van de watervoorziening met de gelijktijdige opname van een groot aantal waterverbruikers die de functie vervullen van een reserve van watervoorziening.
Soorten watertorens
- Metselwerktorens (verouderde methode).
- Gewapend beton.
- Tanks op hyperboloïde steunen.
- Tank op frame stalen frames.
- Stalen tanks met variabele sectie (Rozhnovsky-toren).
- Individuele tanks.
Alle waterwerken hebben dezelfde set basiselementen, die kunnen variëren afhankelijk van de bouwtijd, de vereiste productiviteit, het niveau van grondwater, water en het reliëf van de omgeving. Er zijn echter een aantal verplichte structurele elementen die al deze unieke technische constructies combineren:
- Een tank (tank) met een inhoud van tientallen tot duizenden kuubs. Het is gemaakt van staal, beton, plastic en andere corrosiewerende materialen. Het wordt op een hoogte ingesteld op basis van de berekening van het overschot van het onderste niveau van de tank op de hoogte van het hoogste verbruikspunt.
- De reservoirsteun, die het hoofdlichaam van de toren vormt, is tot 25-30 meter hoog.Het is een monolithische of frameconstructie gemaakt van stalen balken, gewapend beton of baksteen.
- Verticale pijpleiding (inlaat- en uitlaatleidingen). De toevoerleiding die de tank van water voorziet, wordt vanaf de pompen onder de buitenste bovenklep van de tank gemonteerd. Een afvoerleiding (een leiding met een diameter van 200 mm of meer) wordt aangesloten op een waterinlaatsysteem.
- Ventilatieluik. Het bevindt zich in het bovenste deel van de tank en is ontworpen om de druk te handhaven tijdens het onderbreken van de watervoorziening.
- Pompuitrusting. Het bevindt zich in een apart gebouw boven een watervoorziening. Het is uitgerust met een regelsysteem dat periodiek pompen inschakelt voor het verpompen van water in het geval van een daling van het niveau.
- Filtratiesysteem.
Werkingsprincipe
Het principe van de werking van de watertoren is de wet van communicerende vaten. Onder zijn eigen gewicht wordt water uit de tank in de bypass-buis verplaatst totdat de druk in de tank en de druk in de pijpleidingen van het watervoorzieningsnetwerk van de consument gelijk zijn. De toren werkt dus als volgt:
- water uit een watertoevoerbron wordt door een pijpleiding naar een opslagtank gepompt;
- water uit de tank onder druk veroorzaakt door het verschil in de hoogte van de tank en het niveau van de watervoorziening, komt het watervoorzieningsnetwerk binnen;
- bij een klein debiet wordt de tank gedurende een bepaalde tijd gevuld met inkomend water en na het bereiken van een bepaald niveau worden de pompen uitgeschakeld door het signaal van een speciale sensor. Bovendien daalt het waterpeil als gevolg van de consumptie door hydrostatische druk en wanneer een bepaalde waarde wordt bereikt, wordt de sensor geactiveerd, worden de pompen ingeschakeld en herhaalt de cyclus zich.
In het geval van een pompstoring of een plotselinge stroomuitval, blijft het resterende water in de tank ononderbroken naar de verbruikspunten stromen in een volume dat afhankelijk is van de grootte van de opslagtank en het minimale vulniveau.
Toepassingsgebied
Hydraulische torens worden in de regel geïnstalleerd in lokale watervoorzieningssystemen, meestal in kleine steden en landbouwfaciliteiten. Deze faciliteiten zijn zuinig, ze zijn speciaal ontworpen om te werken in omstandigheden met beperkte energiebronnen en zijn onmisbaar in hun toepassingsgebied.
De watertoren, waarvan de oprichting de geschiedenis is ingegaan als een nogal levendig voorbeeld van elegante technische oplossingen die elegant zijn in zijn eenvoud, blijft vandaag een zeer relevant, bovendien noodzakelijk onderdeel van de watervoorzieningsinfrastructuur.
