Apa curată este una dintre cele mai fundamentale nevoi ale umanității și a celor dintre noi care trăim în zonele urbane obțin de obicei apa noastră dintr-un fel de sistem public centralizat. Funcționarea unui sistem de apă este o responsabilitate majoră care are implicații asupra sănătății și siguranței publice. În zonele urbane dense, o sursă de apă curată și abundentă este o necesitate absolută, nu doar pentru băut, ci și pentru igienizare și stingere a incendiilor. Și nu este doar ceva de care avem nevoie din când în când; apa este o necesitate constantă atât ziua, cât și noaptea, la sfârșit de săptămână, de sărbători și în orice moment între ele. Așadar, sarcina de a găsi suficientă apă, de a o face sigură în utilizare, și apoi de a o distribui în mod fiabil către clienții sistemului fără aproape nicio perioadă de nefuncționare este o sarcină monumentală care necesită multă infrastructură. Și probabil cea mai vizibilă componentă a unui sistem public de apă este rezervorul de depozitare ridicat, cunoscut și sub numele de turn de apă. Sunt Grady și asta este Lucrări publice, seria mea de videoclipuri despre infrastructură și lumea umană din jurul nostru.

Să spunem că sunteți proprietarul unui sistem public de apă . Ați găsit o sursă de apă cu o cantitate suficientă pentru clienții dvs., ați găsit o modalitate de a curăța apa astfel încât să fie sigură pentru aceștia să o folosească și acum este timpul să trimiteți apa pe drum. Există câteva modalități prin care putem obține apă dintr-un loc în altul. Unul dintre ei este doar să-l ducă acolo. Fie că este pe spatele unui animal, pe un camion sau pe o sticlă din rucsac, încă mai purtăm fizic apă tot timpul. Dar de obicei nu este cel mai eficient mod. Prima infrastructură dedicată transportului de apă a fost canalul deschis. Fie că este într-un șanț, canal sau apeduct, apa este transportată de gravitație, uneori pe distanțe foarte mari. Încă folosim canale deschise pentru a transporta apă pentru irigare și drenaj, dar au și unele dezavantaje. Apa este expusă la poluare și contaminare, canalele bisectează terenul, ceea ce face dificilă trecerea, iar apa poate curge doar în zone cu altitudine mai mică decât de unde a început. Și ultimul este un mare dezavantaj, mai ales dacă încercați să livrați apă într-o zonă cu dealuri sau munți. Așadar, majoritatea sistemelor publice de apă se bazează astăzi pe țevi pentru distribuție.

Pur și simplu punerea unui vârf pe un canal deschis ne permite să profităm de presiune pentru a muta fluidele acolo unde le dorim a merge. La fel ca electronii dintr-un fir care curge de la tensiune ridicată la joasă, un fluid dintr-o conductă va curge de la presiune ridicată la presiune mai mică. Deci, dacă ridicați presiunea la un capăt al unei țevi, puteți trimite apa curată oriunde doriți. Și cum crești presiunea apei? Cu o pompă. O pompă este un dispozitiv care mișcă lichide. În unele cazuri, o pompă ridică literalmente fluidul la o altitudine mai mare, dar în majoritatea cazurilor o pompă conferă energie unui fluid prin creșterea presiunii sale. Iar pompele, în special mărimea pompelor care deservesc orașe întregi, sunt scumpe. Deci, dacă aveți sarcina de a alege dimensiunea pompei de care aveți nevoie pentru sistemul dvs. public de apă, ce faceți? Poate măsurați cantitatea de apă pe care orașul o folosește într-o anumită zi și selectați o pompă care se poate potrivi cu debitul respectiv. Să vedem cum ar funcționa.

Este miezul nopții în orașul dvs. și majoritatea clienților dvs. de apă dorm. În afară de clienții industriali care rulează 24/7, necesarul de apă este minim, iar pompa dvs. nu întâmpină probleme la îndeplinirea acestora. Dar în jurul orei 5 dimineața, sistemele automate de aspersoare încep să intre. În jurul orei 6 dimineața, oamenii încep să se trezească, să facă dușuri, să se spele pe dinți, să gătească micul dejun, toate lucrurile care necesită apă. Nu durează mult până când cererea de apă depășește capacitatea pompei. Aproape imediat, noua pompă nu poate satisface cererea sistemului, deoarece a fost dimensionată doar pentru medie. Cererea de apă în zonele urbane mari poate varia semnificativ pe parcursul unei zile normale, cererea maximă orară (de obicei dimineața sau seara) fiind uneori de până la 5 ori cererea medie zilnică. Deci, dacă încercați să satisfaceți nevoile de apă ale clientului dvs. folosind doar pompe, în loc de una singură, este posibil să aveți nevoie de până la cinci pompe (sau o pompă uriașă care să poată face munca a 5). Și nu numai asta, va trebui să porniți și să opriți constant pompele pentru a satisface cererea variabilă, crescând uzura echipamentului. Și aici intervine stocarea. Să adăugăm un turn de apă la sistem și să încercăm din nou acest experiment.

Este miezul nopții și cererea este redusă, dar pompa dvs. funcționează complet deschis. În loc să curgă apă clienții, aceasta curge în turnul dvs. de apă, umplând rezervorul încet, dar sigur. Pe măsură ce vine dimineața și cererea începe să crească, pompa continuă să funcționeze. Nu este capabilă să satisfacă singură cererea, dar apa stocată în rezervor face diferența. Toți clienții dvs. primesc apa de care au nevoie.Pe măsură ce oamenii își încep ziua, cererea scade din nou sub medie. Dar, pompa continuă să funcționeze și debitul suplimentar intră în rezervor. Cererea începe din nou să crească pe măsură ce locuitorii orașului încep să gătească cina, să facă băi și să udă plantele. Toată această utilizare suplimentară a apei scurge din nou rezervorul înainte ca majoritatea oamenilor să se culce și ciclul să înceapă din nou.

Este destul de ușor să vedeți cum depozitarea face sistemul dvs. de apă mai eficient . Îndepărtează vârfurile și văile cererii de apă nu numai pentru pompe, ci pentru toată infrastructura din amonte, inclusiv stația de tratare a apei și alimentarea cu apă brută. Fără depozitare, toate acele facilități ar trebui dimensionate pentru cererea maximă, crescând costurile acestora. Cu suficient spațiu de stocare, pompele și alte infrastructuri pot fi dimensionate pentru cerințe medii, economisind nu numai costurile, ci și complexitatea, deoarece nu trebuie să preziceți modificările cererii și să răspundeți în consecință. Uneori acele vârfuri și văi sunt previzibile, dar uneori nu. Unele dintre cele mai mari cereri de apă în zonele urbane sunt provocate de incendii. Fără o forță de stingere a incendiilor și suficientă apă pentru a le alimenta, focurile pot arde de sub control în zonele urbane dense. De fapt, multe dintre cele mai mortale dezastre din istorie au fost incendiile din orașe înainte de sistemele moderne de apă. Acum majoritatea municipalităților și codurilor de construcții au cerințe minime pentru cantitatea de apă care trebuie să fie disponibilă pompierilor. Și dacă aveți apă stocată și gata, ca într-un turn de apă, merge mult până la capacitatea de a răspunde la o situație de urgență.

S-ar putea să vă gândiți, hai Grady . Nu este nimic nou. Depozitarea este soluția veche pentru orice situație în care oferta nu corespunde cererii. Și, da, s-ar putea să nu fie nimic remarcabil să stochezi apă într-un rezervor mare. Dar turnurile de apă nu sunt doar tancuri mari, ci tancuri mari ridicate deasupra solului. Și asta pentru că turnurile de apă nu stochează doar apă; depozitează energie. Sistemele de distribuție a apei se bazează pe presiune pentru a duce apa unde merge. Dacă ați făcut vreodată un duș cu presiune scăzută a apei, știți cât de frustrant poate fi, pentru că pur și simplu nu puteți scoate suficientă apă din robinet. Presurizarea unui sistem de apă este, de asemenea, importantă pentru sănătatea publică. Fără suficientă presiune în conducte, contaminanții ar putea intra în sistem prin robinete sau scurgeri mici. Majoritatea sistemelor de apă își obțin presiunea din pompe și este nevoie de multă energie pentru a menține această presiune. Deci, este important să aveți capacitatea de a stoca nu numai apa în sine, ci și energia care i-a fost transmisă de către pompe. În unele zone, unde costurile cu energia electrică variază în funcție de cerere, puteți rula pompele noaptea când electricitatea este ieftină pentru a vă umple turnul de apă. Apoi, lăsați pompele oprite în timpul zilei, când energia electrică este mai scumpă, permițând doar turnului să presurizeze sistemul și să vă servească clienții. Stocarea energiei în acest mod se realizează și la o scară mai mare pentru a ajuta la fiabilitatea rețelei electrice, dar acesta este un subiect pentru un alt videoclip. Stocarea ridicată este, de asemenea, benefică în timpul unei întreruperi a curentului electric, prin menținerea sistemului sub presiune chiar și atunci când pompele sunt în afara funcționării.

Dar cât de ridicate trebuie să fie? S-ar putea să știți că presiunea dintr-un corp de apă este legată de adâncime. Cu cât mergi mai adânc, cu atât este mai mare presiunea. La fel ca într-o piscină sau ocean, un sistem de distribuție a apei are aceeași relație între adâncime și presiune. Se întâmplă doar să fie limitat într-o serie de țevi. Deci, vă puteți imagina un sistem de distribuție a apei ca un ocean virtual sub care trăim cu toții, iar suprafața apei din rezervoarele de stocare ridicate reprezintă suprafața oceanului virtual. Imaginând un sistem de apă în acest fel, este ușor să vedeți provocarea de a furniza apă clienților la presiunea potrivită. Dacă orașele noastre ar fi plate, acest lucru ar fi destul de simplu. Toate clădirile ar sta la aceeași adâncime în oceanul virtual. Dar majoritatea zonelor au cel puțin o anumită relief topografică. Clienții la cote mici se află în partea de jos a oceanului virtual, unde presiunile pot fi prea mari. S-ar putea să credeți că acesta este un lucru bun, dar conductele și aparatele sanitare sunt evaluate doar la anumite presiuni, astfel încât depășirea acestor valori nominale poate provoca daune grave. Uneori, clădirile la cote mici vor fi echipate cu supape speciale pentru a reduce presiunea. Clienții la cote înalte vor fi aproape de suprafața oceanului virtual, având o presiune a apei foarte scăzută. După cum am menționat, acest lucru poate fi nu numai frustrant, ci poate duce și la contaminarea sistemului. Pentru a rezolva această provocare, multe orașe mari mențin sisteme de distribuție separate numite zone de presiune, fiecare cu propriul turn de apă, pentru a deservi clienții la diferite altitudini din oraș.

, ce se întâmplă dacă trebuie să deserviți clienții la diferite altitudini în aceeași locație?Clădirile înalte, precum zgârie-nori, pot avea o presiune adecvată a apei la etajele inferioare, în timp ce etajele superioare pot urca în apropierea suprafeței sau chiar deasupra oceanului virtual în sistemul de distribuție a apei. Deci, în loc să se bazeze pe presiunea apei din oraș, majoritatea clădirilor înalte folosesc propriile pompe pentru a furniza apă etajelor superioare. Și unele orașe, cum ar fi New York, necesită chiar ca fiecare clădire să aibă propriul rezervor de depozitare ridicat.

Nu fiecare oraș folosește turnuri de apă. Unele își au întreaga sursă de apă la o altitudine mai mare, minimizând necesitatea de a adăuga presiune sistemului. Și, uneori, are mai mult sens să ne bazăm doar pe pompe pentru a menține sistemul în funcțiune. La urma urmei, turnurile de apă nu sunt ieftine, ocupă destul de mult spațiu și pot permite apei să stagneze dacă nu este suficient circulată. Dar, cu aprovizionarea cu apă publică, fiabilitatea este esențială. Și a trecut mult timp de când gravitația a fost lovită offline de o furtună, așa că rezervoarele de stocare ridicate (într-o anumită formă sau mod) sunt cu siguranță aici pentru a rămâne. Vă mulțumim pentru vizionare și anunțați-mi ce părere aveți!