Les châteaux d'eau se trouvent partout: dans les villages de banlieue, les villages, dans les fermes, dans les serres, sur les territoires des petites entreprises. Quelles sont ces structures, pourquoi sont-elles nécessaires et comment fonctionnent-elles?
Qu'est-ce qu'un château d'eau?
Le château d'eau est une structure hydraulique dont le but principal est le stockage et l'approvisionnement en eau. Structurellement, c'est un réservoir (généralement de forme cylindrique), qui est installé à une certaine hauteur de la surface de la terre; équipement de pompage; pipelines. Le volume du réservoir est calculé en fonction de la valeur de la puissance de l'alimentation en eau et du débit d'eau.
Les premiers châteaux d'eau ont été construits il y a plusieurs siècles. En Russie, le seul client pour la construction de châteaux d'eau depuis longtemps était peut-être le chemin de fer, qui avait besoin de réservoirs volumétriques où il serait possible d'accumuler de l'eau pour le «ravitaillement» des locomotives à vapeur. Jusqu'à aujourd'hui, dans de nombreuses stations, vous pouvez voir les vieilles tours en briques, préservées du XIXe siècle.
La situation a changé depuis 1951, lorsque la construction massive de châteaux d'eau dans la campagne a commencé, où, en fait, à ce jour, la plupart de ces structures sont situées. Nous parlons des tours dites Rozhnovsky, dont la conception a été développée par l'ingénieur A.A. Rozhnovsky de retour en 1936.
C'était une solution technique révolutionnaire. Les tours métalliques économiques unifiées, qui sont montées en seulement 2 à 4 jours, remplissent leurs fonctions sans avoir besoin de chauffer l'eau en hiver. Sur la base des solutions constructives de Rozhnovsky, la plupart des châteaux d'eau de notre pays ont été construits. Il faut ajouter que l'ingénieur P.I. a également apporté une contribution significative à leur développement. Zemskov.
Les châteaux d'eau sont situés dans le monde entier. Différents d'éléments structurels, de dimensions et de performances, ils sont néanmoins très similaires dans leur structure et ont les mêmes fonctions. Plus d'informations à ce sujet plus tard.
Appareil et objectif
Les principales fonctions du château d'eau
Le château d'eau est conçu pour réguler le débit et la pression de l'eau dans le réseau d'alimentation en eau en mode autonome. Un principe de fonctionnement physique assez simple a déterminé le développement et l'utilisation généralisée de ce type de structures hydrauliques.
Le château d'eau remplit les fonctions suivantes:
- assurer l'écoulement de l'eau aux consommateurs;
- distribution uniforme de l'approvisionnement en eau avec l'inclusion simultanée d'un grand nombre de consommateurs d'eau remplissant la fonction de source de réserve d'approvisionnement en eau.
Variétés de châteaux d'eau
- Tours de maçonnerie (méthode obsolète).
- Béton armé.
- Réservoirs sur supports hyperboloïdes.
- Réservoir sur châssis en acier.
- Réservoirs en acier de section variable (tour Rozhnovsky).
- Réservoirs individuels.
Tous les ouvrages hydrauliques ont le même ensemble d'éléments de base, qui peuvent varier en fonction du moment de la construction, de la productivité requise, du niveau des eaux souterraines, de l'eau et du relief de la zone environnante. Cependant, il existe un certain nombre d'éléments structurels obligatoires qui combinent tous les types de ces structures d'ingénierie uniques:
- Un réservoir (réservoir) avec un volume de dizaines à des milliers de mètres cubes. Il est fait d'acier, de béton, de plastique et d'autres matériaux anticorrosifs. Il est fixé à une hauteur basée sur le calcul de l'excédent du niveau inférieur du réservoir à la hauteur du point de consommation le plus élevé.
- Le support du réservoir, qui constitue le «corps» principal de la tour, peut atteindre 25-30 mètres de haut.Il s'agit d'une structure monolithique ou à ossature en poutres d'acier, en béton armé ou en brique.
- Canalisation verticale (lignes d'entrée et de sortie). Le tuyau d'alimentation alimentant le réservoir en eau est monté à partir des pompes sous le couvercle supérieur extérieur du réservoir. Une conduite d'évacuation (une canalisation d'un diamètre de 200 mm ou plus) est connectée à un système de prise d'eau.
- Trappe de ventilation. Il est situé dans la partie supérieure du réservoir et est conçu pour maintenir la pression pendant l'interruption de l'approvisionnement en eau.
- Équipement de pompe. Il est situé dans un bâtiment séparé construit au-dessus d'une source d'approvisionnement en eau. Il est équipé d'un système de contrôle qui allume périodiquement des pompes pour pomper l'eau en cas de baisse de son niveau.
- Système de filtration.
Principe d'opération
Le principe du fonctionnement du château d'eau est la loi des vases communicants. Sous son propre poids, l'eau du réservoir est déplacée dans le tuyau de dérivation jusqu'à ce que la pression dans le réservoir et la pression dans les conduites d'alimentation en eau des consommateurs soient égalisées. Ainsi, la tour fonctionne comme suit:
- l'eau provenant d'une source d'approvisionnement en eau est pompée à travers une canalisation vers un réservoir de stockage;
- l'eau du réservoir sous pression créée par la différence de hauteur du réservoir et du niveau de l'alimentation en eau, pénètre dans le réseau d'alimentation en eau;
- à un faible débit, le réservoir est rempli d'eau entrante pendant un certain temps et, après avoir atteint un certain niveau, les pompes sont arrêtées par le signal d'un capteur spécial. De plus, à mesure que les consommateurs consomment, le niveau d'eau diminue en raison de la pression hydrostatique et lorsqu'une certaine valeur est atteinte, le capteur se déclenche, les pompes se mettent en marche et le cycle se répète.
En cas de panne de pompe ou de panne de courant soudaine, l'eau restante dans le réservoir continue de s'écouler sans interruption vers les points de consommation dans un volume qui dépend de la taille du réservoir de stockage et du niveau minimum de remplissage.
Champ d'application
Les tours hydrauliques sont généralement installées dans les systèmes locaux d'approvisionnement en eau, le plus souvent dans les petites villes et les installations agricoles. Ces installations sont économiques, elles sont spécifiquement conçues pour fonctionner dans des conditions de ressources énergétiques limitées et sont indispensables dans leur domaine d'application.
Le château d'eau, dont la création est entrée dans l'histoire comme un exemple assez frappant d'élégantes solutions d'ingénierie élégantes dans sa simplicité, reste aujourd'hui un élément très pertinent, et d'ailleurs nécessaire, de l'infrastructure d'approvisionnement en eau.
