Введение
Инфраструктура водоснабжения Лондона
Главный кольцевой водовод Темзы (TWRM, ранее Лондонский кольцевой водовод) – это система приблизительно из бетонных туннелей, которые транспортируют питьевую воду с водоочистных сооружений в бассейнах рек Темзы и Ли для распределения в центральном Лондоне. Являясь важной частью инфраструктуры водоснабжения Лондона, первоначальное кольцо было построено компанией Thames Water в период с 1988 по 1993 год стоимостью £248 000 000,00 (эквивалент £ в ), и по завершении строительства являлось самым длинным туннелем в Великобритании. В период с 2007 по 2010 год были построены два расширения.
Обзор
Главный кольцевой канал состоит из основной петли, соединяющей очистные сооружения Хэмптона, Уолтона, Эшфорда и Кемптона, расположенные в западном Лондоне, с центральным Лондоном через южную ветку, проходящую через Брикстон, и северную ветку через Кью. От ответвлений идут к очистным сооружениям Коппермиллз возле Уолтемстоу, а также к водохранилищу и насосной станции в Оноре Оук. Общая пропускная способность системы составляет 1,8 гигалитра (1,8 × 109 литров) в сутки. Кольцевая магистраль расположена значительно ниже большинства водопроводных сетей, на глубине ниже уровня земли и примерно ниже уровня моря. Диаметр туннеля составляет, за исключением участка между Эшфорд Коммон и Кью, где он. Он соединен с поверхностью 21 вертикальным шахтой, достигающей уровня земли.
Обоснование
До постройки кольцевого водовода вода в Лондоне транспортировалась по ряду магистральных трубопроводов, в основном проложенных неглубоко под землей. Некоторые из старейших в мире действующих напорных трубопроводов – самые ранние датируются 1838 годом – были ослаблены коррозией. Кроме того, возросшие потребности в давлении были обусловлены растущим спросом на воду, а также увеличением внешних нагрузок от транспортного движения. Эти проблемы усугублялись отсутствием резервирования в системе, что затрудняло проведение профилактического обслуживания и приводило к увеличению числа утечек. Кольцевой водовод продлил срок службы магистральных трубопроводов высокого уровня, снизив нагрузку на них, и, обеспечив повышенный уровень резервирования, позволил более легко их изолировать и обслуживать.
Строительство
Главная часть была построена в два этапа: южная ветвь с 1988 по 1991 год и северная ветвь с 1991 по 1993 год. Одновременно был построен туннель между очистными сооружениями Coppermills Water Treatment Works и Stoke Newington, однако он не был соединен с остальной частью кольца до более позднего этапа расширения. Проект был географически разделен на этапы, по которым заключались отдельные контракты, и строительство велось в основном одновременно. Работа различных подрядчиков привела к незначительным различиям в деталях туннелей. Туннели строились с использованием проходческих комплексов, с использованием сборных клиновых обделок. Южная ветвь проекта реконструировала и повторно использовала существующий главный южный туннель, завершенный в 1974 году между Ashford Common и Merton, но в остальном проект состоял из совершенно новых туннелей. В рамках проекта было построено 11 новых насосных станций для откачки воды из туннеля и подачи ее в сеть водоснабжения. Они были расположены таким образом, чтобы обеспечивать водоснабжение районов Лондона с наибольшим потреблением, что часто требовало строительства в местах с ограниченным пространством. На трех участках — Barrow Hill, Holland Park Avenue и Park Lane — насосные станции были построены полностью под землей. После завершения строительства кольцевого коллектора предполагалось вывести из эксплуатации четыре существующих очистных сооружения в Barn Elms, Stoke Newington, Surbiton и Hornsey, однако очистные сооружения в Hornsey в конечном итоге остались в эксплуатации.
Геология
Основная часть трассы проходит преимущественно в лондонской глине, с участками в перекрывающей ее аллювии и подстилающих группах Ламбет и песка Танет. Преобладание лондонской глины в трассе обусловлено тем, что она легко разрабатывается, в значительной степени непроницаема и обладает некоторой самоподдерживающей способностью в течение коротких периодов времени, что делает ее почти идеальным материалом для прокладки туннелей. Проходка в группах Ламбет и песка Танет, где это требовалось по проекту, была значительно сложнее. В частности, песок Танет требует высокого крутящего момента при бурении, обладает высокой абразивностью и, что наиболее проблематично, достаточно проницаем для поддержания уровня грунтовых вод, связанных с подстилающим меловым пластом и измеряемого давлением до . Неожиданное попадание в песок Танет при разработке вблизи Тутинг-Бек-Коммон привело к затоплению туннеля и временной остановке работы проходческого комплекса. Дополнительной проблемой, связанной с песком Танет, было наличие глауконита, который окисляется при контакте с воздухом. Образующаяся обедненная кислородом атмосфера стала причиной гибели двух рабочих во время разработки шахты откачки воды.
Расширение
В период с 2007 по 2010 год было построено два ответвления кольцевого водовода. Был проложен туннель между Нью-Ривер-Хед и Стоук-Ньюингтон, соединяющий кольцевой водовод с туннелем, ведущим к очистным сооружениям Коппермиллз, которые были построены на первом этапе строительства. Также был проложен туннель между Брикстоном и Онор-Оук. Эти ответвления увеличили пропускную способность кольцевого водовода на 500 миллионов литров в сутки.
Гидравлика
Поток по магистральному трубопроводу осуществляется самотеком под напором сервисных резервуаров. Благодаря своей глубине, трубопровод находится под некоторым давлением. Гидравлическая линия редко поднимается выше уровня земли. Для подачи воды в систему, вода закачивается в распределительные зоны на насосных шахтах. В определенном смысле, магистральный трубопровод можно рассматривать как резервуар, из которого вода подается по мере необходимости. Показателем этой динамической изменчивости спроса является колебание минимального гидравлического уровня между насосными шахтами Battersea и Park Lane. Контур замкнут для обеспечения резервирования, позволяющего изолировать и осушить любой участок кольца для обслуживания, не прерывая водоснабжение какой-либо шахты, и не из-за гидравлических соображений.