きれいな水は人類の最も基本的なニーズの1つであり、私たちの住む人々は都市部は通常、ある種の集中型公共システムから水を得ています。水システムの運用は、公衆の健康と安全に影響を与える主要な責任です。密集した都市部では、飲用だけでなく、衛生や消防のためにも、清潔で豊富な水の供給が絶対に必要です。そして、それは私たちが頻繁に必要とするものだけではありません。水は、昼夜を問わず、週末、休日、およびその間のいつでも常に必要です。したがって、十分な水を見つけて安全に使用し、ダウンタイムをほとんど発生させずにシステムの顧客に確実に配布するという作業は、多くのインフラストラクチャを必要とする途方もない作業です。そして、おそらく公共水道システムの最も目に見えるコンポーネントは、給水塔としても知られている高架貯蔵タンクです。私はグレイディです。これは公共事業です。インフラストラクチャと私たちの周りの人工世界に関するビデオシリーズです。

あなたが公共水道の所有者だとしましょう。 。顧客にとって十分な量の水源を見つけ、その水をきれいにして顧客が安全に使用できるようにする方法を見つけました。そして今度は、途中で水を送るときです。ある場所から別の場所に水を運ぶ方法はいくつかあります。それらの1つはそれをそこに運ぶことです。動物の背中、トラック、バックパックのボトルなど、私たちは常に物理的に水を運んでいます。しかし、それは通常、最も効率的な方法ではありません。水輸送専用の最初のインフラストラクチャは開水路でした。溝、運河、水道橋のいずれであっても、水は重力によって運ばれ、時には非常に長い距離を移動します。私たちは今でも灌漑と排水のために水を運ぶために開いた水路を使用していますが、それらにはいくつかの欠点もあります。水は汚染と汚染にさらされ、水路が土地を二分し、通過するのを困難にし、水はそれが始まった場所よりも低い標高の領域にしか流れることができません。そして最後のものは、特に丘や山のある地域に水を届けようとしている場合、大きな欠点です。そのため、今日のほとんどの公共用水システムは、配水をパイプに依存しています。

開水路に上部を置くだけで、圧力を利用して流体を必要な場所に移動できます。トーゴ。ワイヤー内の電子が高電圧から低電圧に流れるように、パイプ内の流体は高圧から低圧に流れます。したがって、パイプの一方の端の圧力を上げると、きれいな水を行きたい場所に送ることができます。そして、どのように水の圧力を上げるのですか？ポンプ付き。ポンプは、流体を動かす装置です。場合によっては、ポンプは文字通り流体をより高い高さに持ち上げますが、ほとんどの場合、ポンプはその圧力を上げることによって流体にエネルギーを与えます。そして、ポンプ、特に都市全体にサービスを提供するポンプのサイズは高価です。それで、あなたがあなたの公共水道システムに必要なポンプのサイズを選ぶことを任されているならば、あなたは何をしますか？たぶん、あなたは都市が特定の日に使用する水の量を測定し、その流量に一致することができるポンプを選択します。それがどのように機能するか見てみましょう。

あなたの街は真夜中で、ほとんどの水道の顧客は眠っています。 24時間年中無休で稼働する産業顧客に加えて、水の需要は最小限であり、ポンプは問題なくそれらを満たすことができます。しかし、午前5時頃、自動スプリンクラーシステムが作動し始めます。午前6時頃、人々は目を覚まし、シャワーを浴び、歯を磨き、朝食を作り、水を必要とするすべてのものを始めます。水需要がポンプの容量を超えるまで、それほど時間はかかりません。ほぼすぐに、新しいポンプは平均的なサイズしかなかったため、システムの需要を満たすことができません。大都市圏の水需要は、通常の1日の間に大幅に変動する可能性があり、1時間あたりのピーク需要（通常は朝または夕方）が1日の平均需要の5倍になることもあります。したがって、1つだけではなく、ポンプだけを使用して顧客の水のニーズに応えようとしている場合は、最大5つのポンプ（または5つの作業を実行できる1つの巨大なポンプ）が必要になる場合があります。それだけでなく、変動する需要を満たすためにポンプのオンとオフを絶えず循環させて、機器の摩耗を増やす必要があります。ここでストレージが必要になります。給水塔をシステムに追加して、この実験をもう一度試してみましょう。

深夜で需要は少ないですが、ポンプは稼働しています全開。顧客に水が流れる代わりに、給水塔に流れ込み、ゆっくりと、しかし確実にタンクを満たします。朝が来て需要が増え始めると、ポンプは稼働し続けます。それだけでは需要を満たすことはできませんが、タンクに貯められた水が違いを補っています。すべての顧客は必要な水を手に入れています。人々が一日を始めると、需要は再び平均を下回ります。しかし、ポンプは作動し続け、余分な流れはタンクに入ります。市内の住民が夕食の調理、入浴、植物への水やりを始めると、需要は再び急増し始めます。ほとんどの人が就寝する前に、この余分な水の使用はすべてタンクを再び排水し、サイクルが再開します。

貯蔵が水システムをより効率的にする方法を確認するのは非常に簡単です。 。ポンプだけでなく、水処理プラントや原水供給を含むすべての上流インフラストラクチャでの水需要の山と谷を滑らかにします。ストレージがなければ、これらの施設はすべてピーク需要に対応できるサイズにする必要があり、コストが増加します。十分なストレージがあれば、ポンプやその他のインフラストラクチャを平均的な需要に合わせてサイズ設定でき、需要の変化を予測してそれに応じて対応する必要がないため、コストだけでなく複雑さも節約できます。これらの山と谷は予測できる場合もありますが、予測できない場合もあります。都市部で最大の水需要のいくつかは火事によるものです。消防力とそれらを供給するのに十分な水がなければ、密集した都市部では火事が制御不能になる可能性があります。実際、歴史上最も致命的な災害の多くは、近代的な水システム以前の都市での火災でした。現在、ほとんどの自治体と建築基準法には、消防士が利用できる必要のある水の量に関する最小要件があります。そして、給水塔のように水を貯めて準備しておくことは、緊急事態に対応できるようになるのに大いに役立ちます。

考えてみてください、グレイディ。これは新しいことではありません。ストレージは、供給が需要と一致しない状況に対する古くからのソリューションです。そして、ええ、大きなタンクに水を貯めることは何も注目に値しないかもしれません。しかし、給水塔は単なる大きなタンクではなく、地上に設置された大きなタンクです。それは、給水塔が水を貯めるだけではないからです。彼らはまたエネルギーを蓄えています。配水システムは、圧力に依存して水を行き先に運びます。水圧の低いシャワーを浴びたことがある場合は、蛇口から十分な水を得ることができないため、シャワーがどれほど苛立たしいものになるかをご存知でしょう。水システムを加圧することも公衆衛生にとって重要です。パイプに十分な圧力がないと、汚染物質が蛇口や小さな漏れからシステムに侵入する可能性があります。ほとんどの水システムはポンプから圧力を取得し、この圧力を維持するには多くのエネルギーが必要です。したがって、水自体だけでなく、ポンプによって水に与えられたエネルギーも貯蔵する能力を持つことが重要です。電気代が需要に応じて変動する一部の地域では、給水塔を埋めるために電気が安い夜間にポンプを稼働させることができます。次に、電気代が高い日中はポンプをオフのままにして、タワーだけでシステムを加圧し、顧客にサービスを提供できるようにします。この方法でエネルギーを貯蔵することも、電力網の信頼性を高めるために大規模に実行されますが、それは別のビデオのトピックです。高架式ストレージは、ポンプが使用されていないときでもシステムを加圧状態に保つことにより、停電時にも有益です。

しかし、どれだけ高くする必要がありますか？水域内の圧力が水深に関係していることをご存知かもしれません。深く行くほど、プレッシャーは大きくなります。プールや海のように、配水システムは深さと圧力の間に同じ関係があります。それはたまたま一連のパイプの中に閉じ込められているだけです。つまり、配水システムは、私たち全員が住む仮想の海であると想像できます。高架式貯水タンクの水面は、仮想の海の表面を表しています。このように水システムを想像すると、適切な圧力で顧客に水を届けるという課題を簡単に理解できます。私たちの都市が平坦であれば、これは非常に簡単です。すべての建物は、仮想の海の同じ深さにあります。しかし、ほとんどの地域には、少なくともある程度の地形の起伏があります。標高の低い顧客は、圧力が高すぎる可能性がある仮想海の底にいます。これは良いことだと思うかもしれませんが、配管パイプや電気器具は特定の圧力にしか定格がないため、これらの定格を超えると重大な損傷を引き起こす可能性があります。標高の低い建物には、圧力を下げるための特別なバルブが装備されている場合があります。標高の高い顧客は、水圧が非常に低い仮想海の表面近くにいます。私が述べたように、これはイライラするだけでなく、システムの汚染につながる可能性があります。この課題を解決するために、多くの大都市は、圧力ゾーンと呼ばれる個別の配水システムを維持しており、それぞれに独自の給水塔があり、市内のさまざまな標高の顧客にサービスを提供しています。

、同じ場所の異なる標高の顧客にサービスを提供する必要がある場合はどうなりますか？高層ビルのような高層ビルは、低層階に十分な水圧をかけることができますが、高層階は、配水システムの表面近くまたは仮想海の上にまで上昇する可能性があります。そのため、ほとんどの高層ビルは、都市の水圧に依存する代わりに、独自のポンプを使用して上層階に水を供給しています。また、ニューヨークなどの一部の都市では、各建物に独自の高架貯蔵タンクが必要です。

すべての都市が給水塔を使用しているわけではありません。一部の給水はより高い標高にあり、システムに圧力を加える必要性を最小限に抑えています。また、システムの稼働を維持するためにポンプのみに依存する方が理にかなっている場合もあります。結局のところ、給水塔は安価ではなく、かなりのスペースを占め、十分に循環されていないと水が停滞する可能性があります。しかし、公共水道では、信頼性が鍵となります。そして、雷雨から重力がオフラインでノックされてから長い時間が経ちました。そのため、高架の貯蔵タンク（何らかの形または方法で）は間違いなくここにとどまります。ご覧いただきありがとうございます。ご意見をお聞かせください。