Су резервуары мұнарасы

Кіріспе

Суды сақтайтын көтерілген құрылым – су мұнарасы, көбінесе жер астындағы немесе жер үстіндегі су жинағыштармен бірге жұмыс істейді. Бұл жинағыштар тазартылған суды қолданылатын жерге жақын сақтайды. Су мұнараларының басқа түрлері тек өрт сөндіру немесе өнеркәсіптік мақсаттар үшін тазартылмаған (ішуге жарамсыз) суды ғана сақтай алады және міндетті түрде қалалық сумен жабдықтау желісіне қосылмауы мүмкін. Су мұнаралары ток болмаған жағдайда да сумен қамтамасыз ете алады, себебі олар судың биіктігінен (гравитация әсерінен) туындайтын гидростатикалық қысымға сүйенеді, бұл қысым суды тұрмыстық және өнеркәсіптік су тарату жүйелеріне жібереді. Алайда, мұнараны қайта толтыру үшін әдетте сорғы қажет болғандықтан, олар ұзақ уақыт бойы электр қуатысыз сумен қамтамасыз ете алмайды. Су мұнарасы судың ең көп қолданылатын уақытында су қажеттілігін қамтамасыз ететін қойма ретінде де қызмет етеді. Күндізгі ең көп қолданылатын сағаттарда мұнарадағы су деңгейі төмендейді, ал түнгі уақытта сорғы оны қайта толтырады. Бұл процеске байланысты суық ауа райында су мұнарасында тоңудың алдын алуға болады, себебі мұнара үнемі босатылып, қайта толтырылады.

Тарих

Жоғары су сақтағыштарының қолданылуы ежелгі заманнан бері әртүрлі нысандарда болғанмен, қазіргі заманғы су мұнараларының қысымды қоғамдық су жүйелерінде пайдаланылуы 19 ғасырдың ортасында, бу сорғыларының кеңінен таралуымен және жоғары қысымға төтеп бере алатын жақсы құбырлардың жасалуымен дамыды. Ұлыбританияда тұрақ құбырлары биік, ашық, N пішіндес құбырлардан тұратын, олар қысымды төмендету және бумен жұмыс істейтін сорғы машиналарын тұрақты биіктікте орналастыру үшін қолданылды, себебі олар импульстік ағыс тудыруға бейім, ал қысымды су тарату жүйесіне тұрақты қысым қажет болды. Тұрақ құбырлары ағын мөлшерін өлшеуге қолайлы, бекітілген орын да қамтамасыз етті. Дизайнерлер әдетте көтерілмелі құбырларды әсем тас немесе ағаш конструкцияларымен жапқан. 19 ғасырдың соңына қарай, қалалардың өсіп келе жатқан қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін су құбырларына қосымша сақтау резервуарлары енгізілді. Белгілі бір аймақтарда, мысалы, АҚШ-тағы Нью-Йорк қаласында, жеке ғимараттар үшін кішкентай су мұнаралары салынды. Калифорнияда және басқа да штаттарда, 1850-1930 жылдар аралығында, жеке үйлерді сумен қамтамасыз ету үшін жабық (танкаус) тұрмыстық су мұнаралары салынды; жел диірмендері қолмен қазылған құдықтардан суды Нью-Йорктегі резервуарға көтеріп берді. Су мұнаралары теміржол желілеріндегі бу локомотивтері үшін су тоқтату пункттерін қамтамасыз етуге пайдаланылды. Алғашқы бу локомотивтері әрбір аялдамада су тоқтатуды қажет етті.

Дизайн және құрылыс

Әдеттегі су мұнарасын салу үшін әртүрлі материалдар қолданылуы мүмкін; болат және темірбетон немесе алдын ала кернеуленген бетон ең көп қолданылады (сондай-ақ ағаш, шыны талшығы немесе кірпіш те қолданылады), суды қаптама материалдарының әсерінен қорғау үшін ішкі қаптамасымен бірге. Мұнарадағы резервуар шар, цилиндр немесе эллипсоид пішіндес болуы мүмкін, ең төменгі биіктігі шамамен және диаметрі кемінде миллиметр болуы керек. Стандартты су мұнарасының биіктігі шамамен болады.

Қысым судың биіктігінен туындайтын гидростатикалық қысым арқылы пайда болады; әрбір метр биіктікке шамамен паскаль қысым тудырады. Метр биіктік шамамен қысым тудырады, бұл көптеген тұрмыстық су қысымы мен тарату жүйесінің қажеттіліктерін қамтамасыз етуге жеткілікті. Мұнараның биіктігі сумен жабдықтау жүйесіне қысымды қамтамасыз етеді және қажет болған жағдайда сорғымен күшейтілуі мүмкін. Резервуардың көлемі мен құбырлардың диаметрі ағын жылдамдығын қамтамасыз етеді және сақтайды. Дегенмен, қысымды қамтамасыз ету үшін сорғыға тәуелділік қымбатқа түседі; өзгеретін сұранысқа жауап беру үшін сорғы жоғары сұранысқа сәйкес өлшемделуі керек. Сұраныстың төмендеу кезеңдерінде кіші сорғылар (жокейлік сорғылар) төменгі су ағынының қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін қолданылады. Су мұнарасы циклдік сорғылардың электр энергиясын тұтынуын және қымбат сорғыны басқару жүйесінің қажеттілігін азайтады, өйткені бұл жүйе жоғары ағын жылдамдықтарында бірдей қысымды беру үшін жеткілікті өлшемде болуы керек. Өрт сөндіру кезінде өте жоғары көлем мен ағын жылдамдығы қажет. Су мұнарасы болған жағдайда, сорғылар орташа сұранысқа емес, жоғары сұранысқа сәйкес өлшемделуі мүмкін; су мұнарасы күндізгі уақытта су қысымын қамтамасыз етеді, ал сұраныс төмендеген кезде сорғылар су мұнарасын толтырады. Мұнара ішіндегі су деңгейін бақылау үшін сымсыз сенсорлық желілерді пайдалану муниципалитеттерге қымбат деректер кабельдерін орнату мен күтіп ұстаусыз сорғыларды автоматты түрде бақылауға және басқаруға мүмкіндік береді.

Сәулет

Суретте Нью-Йорктегі 57-ші көшедегі ғимарат дизайнына осы резервуарларды енгізудің үш архитектуралық тәсілі көрсетілген. Солдан оңға қарай: толық жабық және әшекейленген кірпіш құрылым, резервуардың көп бөлігін жасыратын, бірақ резервуардың үстіңгі бөлігін ашық қалдыратын, әшекейсіз, шатыры жоқ кірпіш құрылым, және резервуарларды жасыруға немесе ғимарат дизайнына енгізуге тырыспайтын қарапайым, функционалды құрылым. Бұл технология кем дегенде 19 ғасырға дейін жетеді, ал Нью-Йорк қаласы ұзақ уақыт бойы алты қабаттан жоғары барлық ғимараттарда шатырлық су мұнарасы болуын талап етті. Алғашқы су мұнараларын салғандар – шеберлер, олар қаладағы ғимараттардың биіктігі арта келе, заманауи қажеттіліктерге жауап беру үшін өнерлерін кеңейтті. Күні бүгінге дейін суды ұстап тұру үшін ешқандай герметик қолданылмайды. Су мұнарасының ағаш қабырғалары болат кабельдермен немесе ленталармен бірге ұсталады, бірақ алғаш толтырғанда су аралықтардан ағып шығады. Ағаш суға қаныққанда ісіп, аралықтар жабылып, су өткізбейтін болады. Шатырлық су мұнаралары ғимараттың төменгі қабаттарында қажет болғанша суды сақтайды. Күнделікті пайдалану үшін мұнараның үстіңгі бөлігінен су алынады, ал мұнараның төменгі бөлігіндегі су өрт сөндіру үшін резервте сақталады. Су белгілі бір деңгейден төмен түскенде, қысымды, деңгейді бақылайтын немесе иінтірек клапаны сорғыны қосады немесе су мұнарасын толтыру үшін қалалық су құбырын ашады. Тарихи тұрғыдан алғанда, парлық локомотивтерді пайдаланған теміржолдар локомотивтің су багін толтыру құралын қажет етті. Су мұнаралары теміржол бойында жиі кездесетін. Су бактары әдетте су торабынан су алатын су крандарымен толтырылатын. Кейбір су мұнаралары бақылау мұнаралары ретінде де қолданылады, ал кейбір мейрамханалар, мысалы Германияның Синдельфинген қаласындағы Голдбергтурм немесе Кувейт мемлекетіндегі үш Кувейт мұнарасының екіншісі сияқты, осындай мақсатта пайдаланылады. Су мұнаралары UHF диапазонындағы аз қуатты беріліс механизмдерін орналастыру үшін де жиі қолданылады, мысалы, жабық ауылдық хабар тарату, радио әуесқойлары немесе ұялы байланыс үшін. Төбелі аймақтарда резервуарларды көтеру үшін жергілікті жер бедерін пайдалануға болады. Бұл резервуарлар көбінесе жергілікті төбелер мен таулардың беткейіне орнатылған бетонды цистерналар болып табылады, бірақ дәстүрлі су мұнарасы сияқты жұмыс істейді. Қалауынша, мұндай резервуарлардың үстіңгі бөлігін көгалдандыруға немесе саябақ ретінде пайдалануға болады.

The adjacent image shows three architectural approaches to incorporating these tanks in the design of a building, one on East 57th Street in New York City. From left to right, a fully enclosed and ornately decorated brick structure, a simple unadorned roofless brick structure hiding most of the tank but revealing the top of the tank, and a simple utilitarian structure that makes no effort to hide the tanks or otherwise incorporate them into the design of the building. The technology dates to at least the 19th century, and for a long time New York City required that all buildings higher than six stories be equipped with a rooftop water tower. The original water tower builders were barrel makers who expanded their craft to meet a modern need as buildings in the city grew taller in height. Even today, no sealant is used to hold the water in. The wooden walls of the water tower are held together with steel cables or straps, but water leaks through the gaps when first filled. As the water saturates the wood, it swells, the gaps close and become impermeable. The rooftop water towers store of water until it is needed in the building below. The upper portion of water is skimmed off the top for everyday use while the water in the bottom of the tower is held in reserve to fight fire. When the water drops below a certain level, a pressure switch, level switch or float valve will activate a pump or open a public water line to refill the water tower. Historically, railroads that used steam locomotives required a means of replenishing the locomotive's tenders. Water towers were common along the railroad. The tenders were usually replenished by water cranes, which were fed by a water tower. Some water towers are also used as observation towers, and some restaurants, such as the Goldbergturm in Sindelfingen, Germany, or the second of the three Kuwait Towers, in the State of Kuwait. It is also common to use water towers as the location of transmission mechanisms in the UHF range with small power, for instance for closed rural broadcasting service, amateur radio, or cellular telephone service. In hilly regions, local topography can be substituted for structures to elevate the tanks. These tanks are often nothing more than concrete cisterns terraced into the sides of local hills or mountains, but function identically to the traditional water tower. The tops of these tanks can be landscaped or used as park space, if desired.

Шарлар мен шаршаулар

Чикаго көпір және темір компаниясы Америка Құрама Штаттарында кездесетін көптеген су сфералары мен сфероидтарын салған. World's Tallest Water Sphere веб-сайты су сферасы мен су сфероиді арасындағы айырмашылықты былай сипаттайды: Су сферасы – бұл су мұнарасының бір түрі, оның тірегінің үстінде үлкен сфера орналасқан. Бұл сфера гольф добының тиісіне немесе дөңгелек қант конфетына ұқсайды. Сфераның кез келген бағыттағы қимасы (шығыстан батысқа, солтүстіктен оңтүстікке немесе жоғарыдан төменге) – мінсіз шеңбер. Су сфероиді су сферасына ұқсас, бірақ оның жоғарғы бөлігі биіктігінен кеңірек. Сфероид біршама жалпақталған дөңгелек жастыққа ұқсайды. Сфероидтың екі бағыттағы (шығыстан батысқа немесе солтүстіктен оңтүстікке) қимасы эллипс, ал тек бір бағытта (жоғарыдан төменге) – мінсіз шеңбер. Екі сфера да, екі сфероид та ерекше эллипсоидтар: сфералар 3 бағытта симметрияға ие, ал сфероидтар – 2 бағытта. Скалендік эллипсоидтардың 3 тең емес осьтері мен 3 тең емес қимасы бар. Юнион Уотерсфера – Нью-Джерси штатының Юнион қаласында орналасқан, шар тәрізді су резервуарымен жабдықталған су мұнарасы. Star Ledger газетінде жарияланған мақалада 2012 жылдың басында құрылысы аяқталған Солтүстік Каролина штатының Эрвин қаласындағы су мұнарасының 219,75 фут (67 м) биіктікте және белгілі бір көлемде су сақтай алатыны, оны әлемдегі ең биік су сферасы еткені айтылды. Алайда, Эрвин су мұнарасының суреттері жаңа мұнараның су сфероиді екенін көрсетті. Оклахома штатының Браман қаласында Кау ұлты салған және 2010 жылы аяқталған су мұнарасы 220,6 фут (67 м) биіктікте және Юнион Уотерсферадан сәл көп су сақтай алады, ол да сфероид. Оклахома штатында 1986 жылы салынған және «елдегі ең үлкен су мұнарасы» деп танымал тағы бір мұнараның биіктігі 218 фут (66 м) және белгілі бір көлемде су сақтай алады, ол Эдмонд қаласында орналасқан. Жер шар тәрізді резервуар, Германтаун, Мэриленд қаласында орналасқан, биіктігі 30 метр және белгілі бір көлемде су сақтайды. Оның аты оның әлемнің глобусына ұқсатып боялғандығынан туындаған. Калифорния штатының Гонзалес қаласындағы су мұнарасының гольф добы тәрізді резервуары үш түтікше тіреуге сүйеніп тұр және шамамен 38 метр биіктікке жетеді. 1970 жылы Нидерландының Эйндховен қаласында салынған Watertoren (немесе Су мұнаралары) үш мұнарадан тұрады, олардың әрқайсысы диаметрі бойынша су сақтай алатын үш шар тәрізді резервуардан тұрады.

The Chicago Bridge and Iron Company has built many of the water spheres and spheroids found in the United States. The website World's Tallest Water Sphere describes the distinction between a water sphere and water spheroid thus:

A water sphere is a type of water tower that has a large sphere at the top of its post. The sphere looks like a golf ball sitting on a tee or a round lollipop. A cross section of a sphere in any direction (east west, north south, or top bottom) is a perfect circle. A water spheroid looks like a water sphere, but the top is wider than it is tall. A spheroid looks like a round pillow that is somewhat flattened. A cross section of a spheroid in two directions (east west or north south) is an ellipse, but in only one direction (top bottom) is it a perfect circle. Both spheres and spheroids are special case ellipsoids: spheres have symmetry in 3 directions, spheroids have symmetry in 2 directions. Scalene ellipsoids have 3 unequal length axes and three unequal cross sections. The Union Watersphere is a water tower topped with a sphere shaped water tank in Union, New Jersey, and characterized as the World's Tallest Water Sphere. A Star Ledger article suggested a water tower in Erwin, North Carolina completed in early 2012, 219.75 feet (67 m) tall and holding , had become the World's Tallest Water Sphere. However, photographs of the Erwin water tower revealed the new tower to be a water spheroid. The water tower in Braman, Oklahoma, built by the Kaw Nation and completed in 2010, is 220.6 feet (67 m) tall and can hold Slightly taller than the Union Watersphere, it is also a spheroid. Another tower in Oklahoma, built in 1986 and billed as the "largest water tower in the country", is 218 feet (66 m) tall, can hold , and is located in Edmond. The Earthoid, a perfectly spherical tank located in Germantown, Maryland is 100 feet (30 m) tall and holds of water. The name is taken from it being painted to resemble a globe of the world. The golf ball shaped tank of the water tower at Gonzales, California is supported by three tubular legs and reaches about 125 feet (38 m) high. The Watertoren (or Water Towers) in Eindhoven, Netherlands contain three spherical tanks, each in diameter and capable of holding of water, on three spires were completed in 1970.

Жасалған сән

Су мұнаралары әсем кірпішпен, үлкен плющпен жабылған торымен немесе қарапайым түрде боялған сәнді жабындылармен қоршалуы мүмкін. Кейбір қалалардың су мұнараларының шатырында қаланың аты ірі әріптермен жазылып, ұшқыштар мен жүргізушілерге бағыт беруге көмектеседі. Кейде безендірулер көңілді болуы мүмкін. Мысалы, қатар салынған, "ҚАЙНАҚ" және "САЛҚЫН" деп белгіленген су мұнаралары бар. АҚШ-тағы Гренджер (Айова), Кантон (Канзас), Пратт (Канзас) және Сент-Клэр (Миссури) қалаларында мұндай қатар тұрған мұнаралар кездеседі. Минесота штатындағы Эвелет қаласында бұрын екі мұндай мұнара болған, бірақ қазір жоқ. АҚШ-тың көптеген шағын қалалары су мұнараларын жергілікті туризмді, мектеп спорт командаларын немесе басқа да маңызды ақпаратты жарнамалау үшін пайдаланады. Швецияның Эребро қаласында "саңырауқұлақ" пішіндес су мұнарасы салынған, ол шамамен екі миллион галлон су сыйымдылығына ие.

Ең биік

Тау-қабатЖылЕлҚалаАйтақтағы биіктігіЕскертулерSwisscom Сент-Кришона мұнарасы1984Сент-Кришона250 м (820 фут)Naturstromspeicher Gaildorf, Жел турбинасы 3,4 және 52017Gaildorf246,5 м (809 фут) Үш GE 3.4 137 жел турбинасы жертөледегі су резервуарымен жабдықталған, ол насостық жинақтағыш электр стансасының жоғарғы резервуары ретінде қолданылады.Кувейт Тауэрс, мұнара А1979Кувейт қаласы187 м (613 фут)Саар орталық кокс зауытының шығыс мұржасыДиллинген150 м (492 фут)Су резервуары бар мұржаКувейт Тауэрс, мұнара Б1979Кувейт қаласы146 м (479 фут)Вальденбург телемұнарасы1959Вальденбург145 м (475 фут)Жартылай тіреулі мұнара, су мұнарасынан және жерге тіреулі антенна мастысынан тұрады. Антенна мастысы 2008 жылы демонтаждалды.Mechelen Zuid су мұнарасы1978Mechelen143 м (469 фут)Су және телекоммуникация мұнарасының біріктірілген құрылысыGinosa су мұнарасы1915Ginosa130 м (426.5 фут)Finkenheerd электр стансасының үлкен мұржасыBrieskow Finkenheerd125 м (410 фут)Су резервуары бар мұржа, бұзылғанCentro idrico Eur 1990Рим120 м (394 фут)Piesteritz SKW азот зауытының мұржасыWittenberg120 м (394 фут)Су резервуарымен жабдықталған мұржаK 1206 F су мұнарасы1958Oak Ridge116.43 м (382 фут)2013 жылдың 3 тамызында жарылғыш заттармен бұзылды.Диллинген болат зауытының синтерлеу цехының су резервуары бар мұржасыДиллинген115 м (377 фут)Су резервуары бар мұржаБранденбург болат зауытының мұржасыБранденбург110,2 м (362 фут)Су резервуары бар мұржаFinkenheerd электр стансасының кіші мұржасыBrieskow Finkenheerd110 м (361 фут)Су резервуары бар мұржа, бұзылғанCape Canaveral 36 ұшыру кешенінің су мұнарасы107 м (351 фут)Muldenstein электр стансасының 1 мұржасыMuldenstein103 м (338 фут)Су резервуары бар мұржа, 2011 жылдың 10 сәуірінде бұзылдыФранкфурт-Фехенхайм Касселла зауытының мұржасыФранкфурт102 м (335 фут)2011 жылға дейін су резервуарымен жабдықталған мұржаНахтерштедт Novelis зауытының мұржасыНахтерштедт100 м (328 фут)Су резервуары бар мұржаМарбург ауданының жылу электр стансасының мұржасы1972Марбург100 м (328 фут)Су резервуары бар мұржаГельзенкирхен Scholven мұнай өңдеу зауытының электр стансасының мұржасыГельзенкирхен100 м (328 фут)Су резервуары бар мұржаПрага Vysocany қоқыс өртеу зауытының мұржасы1932Прага100 м (328 фут)Су резервуары бар мұржа, 2003 жылы бұзылды.

TowerYearCountryTown Pinnacle height RemarksSwisscom Sendeturm St. Chrischona1984St. Chrischona250 m (820 ft)Naturstromspeicher Gaildorf, Wind Turbine 3,4 and 52017Gaildorf246.5 m (809 ft)Three GE 3.4 137 wind turbines equipped with a water tank in the basement, which is used as upper reservoir by a pumped storage hydroelectric power plantKuwait Towers, Tower A1979Kuwait City187 m (613 ft)Eastern Chimney of Saar Central Coke Plant Dillingen150 m (492 ft)Chimney with water tankKuwait Towers, Tower B1979Kuwait City146 m (479 ft) Waldenburg TV Tower1959 Waldenburg145 m (475 ft)Partially guyed tower consisting of water tower and antenna mast guyed to the ground as pinnacle. Antenna mast was dismantled in 2008. Mechelen Zuid water tower1978Mechelen143 m (469 ft)Combined water and telecommunications tower Ginosa Water Tower 1915Ginosa130 m (426.5 ft)Large Chimney of Finkenheerd Power Plant Brieskow Finkenheerd125 m (410 ft)Chimney with water tank, demolishedCentro idrico Eur 1990Rome120 m (394 ft)Chimney of Piesteritz SKW Nitrogen FactoryWittenberg120 m (394 ft) Chimney, which was equipped with a water tankK 1206 F Watertower1958Oak Ridge116.43 m (382 ft)Demolished on August 3d, 2013, by explosivesWater Tank Chimney of sinter plant of Dillingen Steel Mill Dillingen115 m (377 ft)Chimney with water tankChimney of Brandenburg steel works Brandenburg110,2 m (362 ft)Chimney with water tankSmall Chimney of Finkenheerd Power Plant Brieskow Finkenheerd110 m (361 ft)Chimney with water tank, demolishedWater Tower of Launch Complex 36 Cape Canaveral107 m (351 ft)Chimney 1 of Muldenstein power station Muldenstein103 m (338 ft)Chimney with water tank, demolished on April 10, 2011Chimney of Frankfurt Fechenheim Cassella works Frankfurt102 m (335 ft)Chimney, which was equipped until 2011 with a water tankChimney of Nachterstedt Novelis works Nachterstedt100 m (328 ft) Chimney with water tankChimney of Lahnberge district heating plant 1972Marburg100 m (328 ft)Chimney with water tankChimney of Scholven Refinery Power Plant Gelsenkirchen100 m (328 ft)Chimney with water tankChimney of Vysocany Incinerator 1932Prague100 m (328 ft) Chimney with water tank, demolished in 2003

Баламалар

Су мұнараларына балама ретінде су қысымын арттыру үшін су құбырларының үстіне орнатылған қарапайым сорғылар пайдаланылады. Бұл жаңа тәсіл түсініктірек болғанымен, денсаулық сақтау саласындағы қауіптерге осал; егер сорғылар жұмысын тоқтатса, су қысымының төмендеуі салдарынан су жүйесіне зиянды заттар енуі мүмкін. Көптеген ірі сумен жабдықтау мекемелері осы тәсілді қолданбайды, себебі олармен байланысты тәуекелдер бар.

Қазақстан

Вуковардағы Вуковар су мұнарасы.

Кувейт

Кувейт мұнаралары, ішінде екі су резервуары бар, және Кувейт су мұнаралары (Кувейт қаласындағы саңырауқұлақ мұнаралары).