Водоснабжение

Водоснабжение, совокупность сооружений для снабжения водой городов и населенных пунктов, промышленности и железнодорожного транспорта.

I. В. городов и населенных пунктов.

Основными принадлежностями такого В. являются водоподъемные станции, очистительные сооружения и распределительная сеть труб с домовыми ответвлениями. Размеры водопроводных сооружений определяются потреблением воды для хозяйственных, санитарных и промышленных целей. При расчете нового водопровода или расширении уже существующего учитывается возможный прирост населения на ближайшие 15—25 лет, который для городов СССР можно принять в 2,5% в год, развитие промышленности и увеличение нормы потребления воды на жителя в зависимости от роста культурных потребностей и санитарного благоустройства. Для расчета отдельных частей водопроводных сооружений имеет значение распределение населения по городу, густота его в разных частях города. Кроме прироста населения, должен быть собраны сведения о характере застройки, о горимости, о промышленных предприятиях и тому подобное. Нормы потребления воды на 1 жителя колеблются в очень широких пределах; для крупных американских городов—до 1 000 л в сутки, для европ. городов—до 200 л и более, для городов СССР—до 150 л (Ленинград—143 л, Москва—85 л). Нормы потребления воды на одни хозяйственные нужды м. б. приняты для городов СССР:

При канализов. владениях. 60—80 л на 1 чел.

» неканализов. ». . 30—35 » » » »

» общих водоразборах. 12—25 » » » »

Для промышленных предприятий установлены особые нормы. При расчете водопровода должен быть учтена степень неравномерности потребления воды: максимальный суточный расход в 1,15—1,5 раза выше среднего суточного годового расхода, максимальный часовой—в 1,3—1,4 раза больше среднего часового. Кроме нормального расхода воды в городе, водопроводные сооружения должны быть пересчитаны на пожарный расход, для которого принимаются нормы согласно следующей таблице:

Нормы пожарного расхода воды.

Население города в тыс. чел.	Расход воды в л/мин
350—500 ..	1 000—2 500
200—350 ..	1 000—2 000
75—200 ..	500—1 500
25— 75 ..	500—1 000
10— 25..	300— 500

На действительное потребление воды в городе значительное влияние имеет тариф на воду и наличие точного учета потребляемой воды. Далее следует принимать во внимание бесполезную трату и утечку воды, что в хорошо устроенных водопроводах не превышает 8—10% всего расхода. Размеры водопроводных сооружений, помимо расхода воды, зависят также и от установленного напора воды в сети труб. Это давление определяется рельефами местности и высотой зданий. Свободный напор должен быть на 3—5 метров выше зданий. При водопроводах низкого давления свободный напор принимается не менее

10 метров на поверхности земли; при водопроводах высокого давления свободный напор для тушения двухэтажных зданий устанавливается не менее 25 м, а для четырехэтажных зданий—40 метров.

В водопроводном деле первостепенное значение имеет выбор источника В., могущего дать вполне удовлетворительную воду в достаточном количестве. При выборе источника В. должны быть произведены топографические, гидротехнич. и метеорологич. исследования, а для подземных источниютв и геологическое (гидрологическое); должен быть изучен режим водоема в разные времена года, должен быть сделано химич., биологич. и бактерио-логич. обследование источника, санитарное обследование района; в результате последнего устанавливаются границы охранной зоны источника. Свойства хорошей питьевой воды в основном сводятся к следующему: вода должен быть прозрачна, бесцветна, без постороннего запаха и вкуса; не должна содержать механич. примесей, вредных для потребления в домашнем хозяйстве, в промышленности и для водопроводных сооружений; число безвредных бактерий должен быть не более 100 на 1 см³; вода не должна содержать кишечной палочки (Bact. coli) и должна иметь в своем составе только незначительное количество органических веществ, а также хлора, серной кислоты, аммиака и других веществ, характеризующих загрязнение воды.

Источники В. разделяются на две группы: открытые (реки, озера, искусственные водоемы) и подземные (грунтовые воды, ключи, артезианские воды). Реки являются мощными и надежными источниками В. Определение возможного расхода воды для целей водоснабжения устанавливается по межен-нему расходу реки и по расходу воды для других целей: судоходства и промышленности. (При меженнем расходе Москвы-реки в 750 000 м³ в сутки и при потребности для судоходства в 500 000 м³, для москворецкого водопровода может быть взято до 250 000 м³воды в сутки.) Речная вода, хотя и подвергается очистке и дезинфекции, должна быть предохранена от загрязнения в самой реке. Озеро, являясь естественным отстойником, дает более чистую воду, чем река, и в некоторых случаях эта вода употребляется без фильтрации. В местностях, не имеющих естественных озер, устраивают искусственные водохранилища (смотрите) путем перегораживания долины плотиной. Для вычисления потребного объёма водохранилища определяют площадь бассейна, питающего его, и количество осадков, могущих притекать в водовместилище в разные периоды года. Место для водохранилища выбирают наиболее благоприятное по топографическим условиям, позволяющим получить больший объём при наименьшей площади затопления, а следовательно, и бблыную глубину. Грунт водохранилища должен быть водонепроницаем, а само водохранилище предохранено от загрязнения. Иногда водохранилища устраивают на реках, которые являются источниками В., для увеличения их расхода вме-женнее время. Такие водохранилища задерживают полую воду весной. Ограждающие водохранилища плотины устраивают земля

, И i

- -

0ό·^ι··0

песок С КАМНЯМИ

ные, каменные, бетонные и железобетонные. Плотина должна быть основана на материке, не допускающем фильтрации воды. На плотине устраивают водослив для спуска излишков воды, водоспуск для регулярного выпуска воды из водохранилища и для опоражнивания его. Подземные воды (грунтовые), выходящие на поверхность земли, называются ключами. Вода ключей, имея все положительные свойства грунтовых вод, не нуждается в очистке, но при выходе на поверхность должна быть предохранена от загрязнения.

Ключевая вода собирается сейчас же по выходе из земли захватными сооружениями (каптаж), из которых и поступает в водопровод.

Грунт, воды, насыщающие водоносные грунты (горные породы, гравий, песок) большой во-доемкости (в 1 л(³гравия содержится около 370 л воды, в 1 м³ песка—360—·

420 л воды), улавливаются обычно колодцами из железных труб, из которых поступают в водопровод. Количество грунтовых вод зависит от мощности водоносн. горизонта. На фигуре 1 (размеры даны в м) представлена шахтная установка мытищинского водопровода Москвы из водоносных песков бассейна реки Яузы толщей в7*и площадью в 75 л²; шахта дает около 25 000 м³ воды в сутки. При откачке воды из колодцев уровень грунтовых вод понижается (поверхностная депрессия). Грунтовые воды не требуют особой фильтрации и дезинфекции, но иногда содержат значительное количество солей железа и марганца (Берлин), от которых они должны быть освобождены. Артезианские воды протекают в водоносных слоях из трещиноватых пород (известняки, мел), перекрытых сверху водонепроницаемым пластом и т. о. изолированных от поверхностных вод. Артезианские воды находятся под давлением, и уровень воды в артезианском колодце соответствует давлению воды в артезианском потоке. Артезианские воды встречаются в нескольких горизонтах, разделенных друг от друга водонепроницаемыми грунтами (глина). В Московской губернии используются воды трех каменноугольных горизонтов, из которых третий находится на глубине до 250 метров Наиболее экономичными источниками В. являются подземные воды, не требующие фильтрации, и ими питаются водопроводы мелких и средних городов. Для крупных городов подземные воды

являются недостаточными по количеству, почему и приходится прибегать к открытым водоемам (рекам, озерам).

Вода открытых источников в сыром виде не удовлетворяет тем качествам, которые предъявляются к питьевой воде, и поэтому ее подвергают очистке и обезвреживанию (дезинфекции). Очистку воды производят отстаиванием и фильтрацией. Отстаивание воды в естественных или искусственных очистных резервуарах способствует оседанию взвешенных в воде веществ и части бактерий. В естественных отстойниках (Ладожское озеро проектируемого ленинградского водопровода, резервуары лондонского водопровода) вода отстаивается в течение месяцев, в искусственных отстойниках она находится значительно меньшее время — от 10 до 24 часов. Искусственные отстойники строятся обычно в форме разделенных продольными стенками железобетонных резервуаров, внутри которых движется вода со скоростью от 2 до 4 миллиметров/ск. На фигуре 2 показан отстойник речной воды. Обычно достаточно механическ. отстоя воды для ее дальнейшей очистки, но при особо мутной воде,


	__

что бывает во время паводков, ее подвергают еще химической обработке, делающей отстой более интенсивным и состоящей в прибавлении к воде коагулянтов; последние образуют с находящимися в воде взвешенными веществами нерастворимый хлопьевидный осадок, увлекающий как взвешенные вещества, так и часть бактерий. Обычно для коагулирования употребляют сернокислый глинозем A]₂(S0₄)₃. Коагулирование начинается при прозрачности воды менее 100 сантиметров (нормальной считается прозрачность в 230 см, то есть такая, при которой через налитую в стеклянную трубку воду слоем в 230 сантиметров можно различить находящийся на дне черный крестик). Доза коагулянта определяется в 80—120 з на 1 ж³ воды. Для лучшего контакта коагулянта с водой в последнее время применяют особые смесительные камеры, в которых происходит перемешивание коагулянта и воды. Фильтрование и дезинфекция воды—см. Вода, У.

Очищенная вода поступает в город по водоводам. Расположение водопроводных сооружений зависит от местоположения источника по отношению к городу, от планировки города и рельефа местностей. При положении источника выше города устраивают самотечный водопровод (Вена). Вода в этом случае подводится каменными, кирпичными или бетонными каналами. При переходе через долины рек каналы укладываются на специальном мосту (акведук) или проходят по напорной трубе (дюкер). Переход канала через возвышенности выполняется или тоннелем или сифоном. Поверхность воды в каналах имеет уклон от 0,001 до 0,0001. При расположении источника ниже города вода из него поднимается насосами; в случае очистки воды подъем разделяется на 2 ступени: из источника на фильтры и из резервуара чистой воды в город. Вода подается по напорным трубам, чугунным, железным, железобетонным или деревянным, в зависимости от давления и диаметра труб. На водоводах помещают задвижки для выделения части водовода в случае повреждения, вантузы для выпуска воздуха, скопляющегося в высоких местах перегиба, спуски для опоражнивания водовода, предохранительные клапаны, обратные клапаны и воздушные колпаки для предохранения от гидравлических ударов. При пересечении водоводов с железно-дорожными линиями, в целях предохранения пути от размыва в случае повреждения водоводов, последние заключают в тоннели или прокладывают под мостами. При переходах через реку водовод укладывают по дну реки сифоном или по мосту. При напорном водопроводе вода обычно подается в напорный резервуар (Москва), реже прямо в сеть (Ленинград). При недостаточной высоте источника над городом применяется подкачка воды; вода подводится самотеком до определенного уровня, с которого она подается дальше насосами (Баку). При резкой разнице в рельефе разных частей города водопровод разделяется на зоны с однообразным рельефом; подача воды в этом случае производится в каждую зону самостоятельно, чем уменьшается напор в трубах и расходы по эксплоа-тации (Париж). В крупных городах с развитой промышленностью устраивают два независимых водопровода: один для питьевых целей, другой для промышленных и санитарно-гигиенических (Париж).

Распределение воды в городе производится при помощи сети главных (магистральных) труб и разводящих уличных и домовых веток. Схема магистральной сети труб зависит от планировки города и расположения напорного резервуара.

Основными типами магистралей являются магистраль с ответвлениями (фигура 3) и магистраль кольце-вая (фигура 4). Кольцевая магистраль наиболее обеспечивает непрерывность водоснабжения, так как в случае повреждения в каком-либо месте вода может подойти к нему с другого конца кольца. При выборе направления магистралей учитывают кратчайший путь их к отдаленным от резервуара частям города, наименьшее давление

воды в них и расположение их в наиболее возвышенных частях города для обеспечения должным напором разводящих труб. Пример расположения магистральных труб по кольцевой системе дает схема расположения магистралей московского водопровода (фигура 5). Разводящие трубы берут свое начало в разных точках магистрали

Фигура 5.

и расходятся ветвями с уменьшающимися диаметрами по улицам города. От разводящих труб подводятся к домам домовые ответвления.

Водопроводная сеть состоит чаще всего из чугунных труб. Русскими з-дами чугунные трубы изготовляются по нормальному сортименту, выработанному Y Водопроводным съездом (1901 год). За последнее время выработан нормальный метрический сортимент труб. Наиболее употребительными являются раструбные чугунные трубы. Чугунные трубы отливаются диаметром от 1 200 до 40 миллиметров. Наиболее употребительны трубыдиам. от 900 до 50 миллиметров. Кроме чугунных, употребляют железные трубы большого и малого диам., способные выдерживать высокие внутренние давления, причем при больших диам. труб необходимо проверять толщину их стенок на внешнее давление земли и веса воды в трубах и самой трубы. Железные трубы диам. выше 500 миллиметров делаются клепаными или сварными; соединения железных труб между собою делаются раструбными, фланцевыми с подвижными и жесткими фланцами и муфтами с нарезкой. Железные трубы малого диаметра (газовые) употребляются главным образом для внутренней домовой разводки, причем во избежание ржавления они оцинковываются внутри и снаружи. Соединение газовых труб преимущественно муфтовое на резьбе. Для укладки в земле газовые трубы мало пригодны, так как они быстро ржавеют и дают течь. Для магистралей и разводящих труб употребляют иногда деревянные трубы (смотрите) разных диаметров. Трубы большого диаметра (до 1,5 метров и выше) собирают на месте, сплошной непрерывной трубой, из изготовленных на з-де брусков, стягиваемых хомутами из круглого железа. Деревянные трубы укладывают в земле или на поверхности ее. Стоимость их на 30—40% дешевле железных и чугунных. В последнее время для водоснабжения получили применение асбесто-цементные (этернитовые) трубы, изготовляемые из смеси асбеста (Y₆ ч.) и цемента (⁶/₆ ч.). Асбестоцементные трубы изготовляются на давление от 2,5 до 20 atm и отличаются долговечностью, не подвергаются действию электролиза, кислотоупорны, непроницаемы, мало теплопроводны, огне-

_____ стойки и значительно легче

«еер. металлич. Слабым местом их ашт. является ненадежность соединений, т. к. трубы изготовляются совершенно гладкие, без буртов и раструбов. Для выделения отдельн.участков сети при повреждении или ремонте и для переключений с одной трубы на др. употребляют задвижки,помещ. в колодцах. Для разбора воды непосредственно из уличной сети труб служат водоразборы. Для тушения пожаров употребляют специальный пожарный гидрант, устанавливаемый непосредственно на уличной трубе. Домовые водопроводные ответвления присоединяются к уличной сети труб или помощью вставленного в сеть тройника или посредством особой седелки. Седелка состоит из чугунного сегмента, притягиваемого к трубе хомутами. При употреблении седелки присоединение домовой трубы к трубе сети делается без опорожнения трубы, просверливанием ее под напором через привернутый к седелке кран. Присоединение домовой линии производится обычно в колодце. Каждое домовое ответвление имеет запорный кран, отделяющий его от городской сети. Домовая водопроводная ветка вводится в дом и оканчивается водомером, за которым начинается уже внутренняя домовая раз; она должна быть отделена от водомера вентилем. Для домовых веток употребляют чугунные 50-лш и 40-лш трубы," реже—железные оцинкованные. Для обычных домовых водопроводов диаметры труб определяются на основании опытных данных по числу расходных кранов:

Число Диам. Число Диам. кранов трубы кранов трубы

1— з. . 13 миллиметров 20—40 30 миллиметров

3—10. 20 » 40—60. 40 »

10—20. 25 » 60—80. 60 »

Сеть домового водопровода, схема которой показана на фигуре 6, устраивается таким образом, что главная труба идет подвалом или нижним этажем и к ней присоединяются вертикальные стояки, идущие через все этажи; от стояков же идут только короткие ответвления к кранам. Каждый стояк снабжается запорным вентилем; ответвления от стояка в каждую квартиру также желательно снабжать вентилем,—это дает возможность производить ремонт отдельных частей водопровода, не останавливая водоснабжения всего дома. При недостатке напора

в городской сети при высоких зданиях, для обеспечения их водой в продолжение всех суток, ставят на чердаке дома бак, кото-

В больших общественных учреждениях, на ф-ках и тому подобное., устраивают домовое противопожарное В. с противопожарными кранами диаметром >40 миллиметров. Водопроводным съездом выработаны технические условия и правила для сооружения и пользования домовыми водопроводами.

Для определения диаметра магистралей и разводящих труб, необходимого для пропуска заданного количества воды с потребным напором, пользуются формулами, дающими потери напора в трубах на единицу длины их в зависимости от диаметра трубы и расхода воды или скорости течения ее. Наиболее употребительные формулы для расчета чугунных и железных труб:

1) Дарси (с опытным коэфф. те =1,5 для диаметра труб от 100 до 500 миллиметров): г=j=(о,001645 + ^°^0004206^

X 1

2) Куттера (с коэфф. те=0,25):

3) Маннига (с коэфф. те=0,012):

5 £-’· ’О _d.,

х 6,485 —

0,0014825

4) Фламана:

i=0,00092 х

5) Базена:

г= [ 0,001232 + _χ «!

и другие. В этих ф-лах: г—потеря напора в м водяного столба на 1 п.м d—диаметр трубы в м; q—расход воды в м^а/ск; v—скорость течения воды в м/ек. Для расчета деревянных труб применяется формула Скобея:

г=0,000875«? χ ^-’·

Для расчета водопроводной сети необходимо определить расход воды в трубах, начиная с наиболее удаленных. Расход этот определяется или по площади питания или пропорционально длине трубы по указанным выше нормам потребления. Расчетный расход для трубы составляется из транзитного расхода по ней плюс 0,55 потребления на протяжении самой трубы. Наименьший диаметр трубы определяется при условии, чтобы скорость в ней не превышала 1 м/ск; наивыгоднейший же диаметр выбирается в зависимости от стоимости труб, водоподъемных станций и других водопроводных сооружений. Нормально диаметр этот получается при скорости движения воды от 0,7 до 0,8 м/ск. Определенный по хозяйственному расходу диаметр труб сети проверяется на пожарный расход при двух пожарах в разных частях города одновременно. Скорость движения воды при пожаре допускается повышенная—до 1,5— 1,75 м/ск. После расчета сети следует проверить пьезометрические уровни воды в трубах с тем расчетом, чтобы ни в одном районе свободный напор в сети не был менее установленного.

Уличные трубы укладывают по середине улицы или по ее краям у тротуаров. Траса водопроводной линии должен быть согласована со всеми другими подземными сооружениями: канализацией, водостоками, кабелями освещения и телефона, газовой сетью и прочие Изменения направления линии делают применительно к существующим фасонным частям; отклонение на малые углы м. б. произведено поворотом самой трубы в раструбах. Глубина заложения труб определяется глубиной промерзания грунта—от 2,2 до

2,7 метров для средней полосы СССР, до 3,0 метров в Сибири и до 1,3 ж на юге. Водопроводные трубы укладывают параллельно продольному профилю местности, но без резких переломов. Для укладки разводящих труб роют канаву шириною от 0,85 до 1,3 метров стенки ее укрепляют досками с распорами. При прокладке труб малых диаметров канаву делают не сплошной, а с перемычками, что удешевляет стоимость работ. При укладке бурт трубы обматывают просмоленным вым канатом и вводят в раструб соседней трубы; по выправке уложенных труб раструбы заливают свинцом и зачеканивают. По укладке линии труб и заделке раструбов трубы подвергают гидравлическому испытанию на 5 atm выше рабочего давления, но не ниже 10 atm, причем в течение 3 минут гидравлическое давление должно упасть не более, чем на 1 atm. Плотность соединений определяют также наблюдением утечки в трубах при постоянном рабочем давлении; эта утечка считается допустимой при величине ее на протяжении всего участка не более ЮОООсй л в сутки, где d—диаметр трубы в ж, а I — длина участка в км. После укладки труб канавы засыпают землей с утрамбовкой несколько выше поверхности почвы на случай, осадки. Одновременно с укладкой труб выкладывают колодцы, в которых устанавливают задвижки, фасонные части, пожарные гидранты. Эксплоатация сети водопроводных труб требует постоянного надзора за состоянием их и связанных с ними водопроводных сооружений. Сеть труб от времени до времени необходимо проверять на утечку.

Лит.: Л ю г е р О., Водоснабжение городов. СПБ, 1898—1904; Кашкаров Н. А., Курс водоснабжения, М., 1926; Будников А., Водоснабжение городов и селений, Л., 1926; Сурин А., Курс водоснабжения, Л., 1926; Основные положения для составления проектов водоснабжения и канализации, М., 1927; Стандартные методы исследов. питьевых и сточных вод, М., 1927; Коровай С. Л., Домовые водопроводы, устройство и уход за ними, М., 1926; Руководство по надзору и уходу за фильтровальными станциями, Москва, 1927; Труды русских водопроводных и санитарно-технических съездов, I—XII, М., 1893—1922; Труды всесоюзных водопроводн. и сани-тарно-технич. съездов I (XIII) и II (XIV), М., 1926— 1927; Известия Постоян. бюро всерос. водопроводн. съездов, М., 1914—16; «Санитарная техника», Москва, 1926—27; L u e g е г О., Wasserversorgung d. Stadte, Lpz., 1914—16; F 1 1 η n A., Weston E. a. В o-gert C., Waterworks - Handbook, New York, 1927; F о i w e 1 1 A. P., Water Supply Engineering, N. Y., 1924; Thompson B. A., Emergency Water Supplies, London, 1924; «Journal of the American Water Works Association», N. Y.; «Journ. of the New England Water Works Association», New London, Conn.; «Water Engineering», L.; «Engineering New-Record», New York; «Water and Water Engineering», L.; «Water Works» (Supplement of the «Engineering and Contracting»), Chicago; «Das Gas- und Wasserfach», Mch.; «Was-ser u. Gas», B.; «Wasser und Abwasser», В. H. Гущин,

II. В. железнодорожное.

Такое В., в отличие от городского, снабжает водой, пригодной главн. обр. для питания паровозных котлов и поэтому в большинстве случаев подвергающейся не биологической очистке, а лишь смягчению. Снабжение питьевой водой населения станции выгоднее производить при помощи колодцев отдельно от водоснабжения паровозов или, при большом количестве населения, путем установки особых водопроводов.

Источниками В. ж.-д.служат: 1) живые источники — ручьи, реки и озера; 2) искусственные водоемы в виде прудов, собирающих с ограниченного бассейна атмосферную воду, и колодцев, собирающих грунтовую воду, и 3) артезианские скважины. На сети СССР 49% В. жел.-дор. производится из рек, 7%·—из озер, 12%—из прудов, 13% — из колодцев, 8% — из буровых скважин и 11%—из прочих разных источников. Выбор того или другого источника водоснабжения зависит гл. обр. от качества и количества воды источника. Вода для паровых котлов должна быть механически чиста и свободна от газов и минеральных примесей. При нагревании и испарении воды, содержащей газы и минеральные примеси, сначала выделяются растворенные в воде газы — кислород, углекислота и сероводород, если он содержится в воде, а затем (частично и одновременно) осаждаются соли и основания. Газы, в особенности сероводород, разъедают стенки парового котла; осадки твердых веществ, называемые ко тельным камнем или накипью, отлагаются на стенках котла сначала в виде рыхлой массы, а затем по большей части затвердевают в плотную твердую камнеобразную корку. Корка состоит из углекислых и сернокислых солей кальция и магния. Наиболее твердые накипи получаются из сернокислых соединений. Присутствие поваренной соли в растворе также чрезвычайно вредно. Чем больше этих солей в воде, тем скорее они отлагаются на стенках, тем быстрее проявляется их вредное влияние на паровой котел и тем выше расходы по уходу за котлом и ремонту его.

Качество воды обыкновенно определяется степенью ее жесткости, измеряемой градусами. Существуют две системы градусов жесткости: по французской системе 1° жесткости соответствует содержанию в 100 000 весовых частях воды одной весовой части СаС0₃, по немецкой—одной весовой части СаО. Франц, градус равен 0,56 немецкого. У нас предпочитают немецк. систему жесткости. Воды до 10—16° (немецких) считаются хорошими для питания котла, от 16 до 25° — средними, свыше 25°—жесткими, наконец, воды свыше 35—40° являются негодными для питания паровых котлов. Воды северной части территории СССР — преимущественно мягкие воды, южной части, с низким уровнем грунтовой воды,—более жесткие. Воды прудов, болот, озер, рек — по большей части мягкие или средние, воды артезианских скважин и рек, прорезающих известняки,·—средние или жесткие. Из используемых источников для железнодорожного водоснабжения 70 % вод можно отнести к мягким, 20 %—· к средним и 10%—к жестким водам.

При проектировании В. ж.-д. для данной линии прежде всего определяют расстояние между пунктами В. ж.-д. из такого расчета, чтобы на этом расстоянии товарный паровоз типа 0-5-0 серии Э, следуя с поездом предельного веса, израсходовал воды не более 80% емкости своего тендера. Это условие обычно соответствует расстоянию в 40—60 км. При всех условиях В. ж.-д. должно гарантировать непрерывность подачи воды и на случай порчи должно иметь по два всасывающих и напорных водопровода и двойной комплект водоподъемных машин. В прежнее время пункты В. жел.-дор. располагались примерно в два раза чаще, но с одиночным оборудованием.

Затем определяют количество во-д ы, которое должен давать проектируемый пункт. Для станций с паровозными депо и другими крупными хозяйственными устройствами В. ж.-д. должно обеспечить необходимое в сутки количество воды: 1)для наполнения тендеров всех поездных паровозов, которые рассчитывают отправлять в течение суток с данной станции через 10 лет после открытия линии; 2) для маневровых паровозов, промывки паровозов, для мастерских, для разных расходующих воду установок (силовые станции, элеваторы, бани и тому подобное.) и для хозяйственных надобностей населения станции; во всяком случае общий суточный расход для надобностей по этому пункту должен быть не меньше 200 м³ для станций с коренным депо, 80 ж³ для станций с оборотным депо и 20 м³ для прочих станций; 3) для особых надобностей—не менее 25 м³ для станций с депо и 10 м³ для станций без депо.

В. ж.-д., как видно на фигуре 7, изображающей схему водоснабжения, состоит из следующих частей:сооружений,собирающих воду (запруда, колодец) 1, водоприемника 2, всасывающей линии труб 3, механического оборудования—насосы и машины, приводящие их в движение,—4, напорной линии к резервуару 5, резервуара воды 6 и разводящей водопроводной сети с разборными устройствами 7. К этим частям иногда присоединяют устройства для химической очистки (смягчения) воды и устройства для механической и биологической очистки воды (фильтрование, коагулирование, хлорирование и тому подобное.). В гористых местностях бывают случаи, когда возможно собрать из родника, ручья или озера воду выше станции, и тогда все устройство водоснабжения состоит из резервуара, в который самотеком собирается вода, направляемая затем в разводящую сеть. Такие самотечные сооружения в нашей равнинной стране редки: их на в

нашей сети—30. Для естественных источников В. жел.-дор. (реки, озера, пруды), имеющих достаточный расход воды, устраивают лишь водоприемные сооружения, служащие для удобства постановки всасывающих труб (смотрите Водоприемники), для речек и ручьев с малым расходом воды прибегают к скоплению воды помощью плотин, б. ч. земляных. Источник воды должен обеспечивать суточный расход воды, увеличенный в полтора раза; при этом необходимо учитывать: фильтрацию, испарение, вымерзание в суровые зимы и, наконец, в степных местностях—осолонение.

Механическое оборудование В. ж.-д. до недавнего времени состояло преимущественно из паровых насосов Вортингтона при водоемах, а при артезианских скважинах—из штанговых насосов, питаем, паром от вертикальных котлов. Повсеместное распространение насосов Вортингтона объясняется их надежностью в работе, простотой конструкции и легкостью ремонта. Эти насосы, однако, отличаются весьма высоким расходом пара (50—75 килограмм/ΐΡ) и топлива. Повышение мощности установок и вздорожание топлива заставили перейти к более сложным, но более экономным устройствам механич. оборудования. В настоящее время в новых установках применяют двойной аггрегат, состоящий каждый из приводного (плунжерного или центробежного) насоса, связанного ременной или зубчатой передачей с двигателем внутреннего сгорания (большей частью нефтяным); для расширения суще ствующего устройства к имеющемуся паровому оборудованию добавляют такой же ординарный аггрегат, причем постоянно работает экономная установка с двигателем внутреннего сгорания, а паровая находится в резерве. На фигуре 8 и 9 приведены типичные

Фигура 8.

примеры новейших установок механическ. оборудования средней мощности. На фигуре 8 показано оборудование водокачки на 100 м³подачи воды в час, состоящее из дизеля и центробежного насоса с ременной передачей. Двигатель и насос расположены почти на одной высоте, что возможно при б. или м. постоянном уровне воды в реке и невысоком береге водоема. В случае, когда машин, здание, из опасения затопления машин, приходится строить на высоком берегу, для получения надежного всасывания (высота всасывания не должна превосходить 4—5 м) насос располагают в пониженной части здания. Т. к. плунжерные насосы вообще тихоходные, то для уменьшения числа оборотов кроме ременной приходится еще вводить зубчатую передачу. Устройство водокачек

Фигура 9.

на крупных реках представляет значительные затруднения вследствие большой разницы в горизонтах весенних и меженних вод; эта разница б. ч. находится в пределах 8—10 м, а в исключительных случаях доходит до 16 ж (р. Ока у Калуги). На фигуре 9 показан пример расположения водоподъемного здания на реке с большой разницей высоких и низких вод. Пол машинного здания расположен выше горизонта высоких вод, а насосы помещены в шахте, дно которой опущено на 6,5 метров Наверху помещена также коробка с зубчатой передачей, от которой идут вертикальные штанги, передвигающие плунжеры насоса. Такое устройство позволяет работать при разности горизонтов до 10 метров При установках небольшой мощности применяются весьма компактные аггрегаты, состоящие из двигателя и насоса (плунжерного или центробежного), монтированных на одной фундаментной плите. Типовое современное механическое оборудование при артезианских скважинах состоит из компрессора, нагнетающего воздух в скважину и выжимающего воду в резервуар, из которого вода затем центробежн. или плунжерным

Фигура 10.

насосом нагнетается в водонапорную башню. Схема такого оборудования показана на фигуре 10. В исключительных случаях, при большом диаметре скважин, применяют центробежные электронасосы с вертикальным валом. Электрическое оборудование водокачек распространено сравнительно мало. Из всех насосных аггрегатов водокачек нашей жел.-дор. сети имеется: паровых — 76%, с двигателями внутрен. сгорания — 20 %, электрических— 4%. Собственно насосы распределяются так: 76% паровых, 7% центробежных, 17% приводных плунжерных. Механич. устройства В. ж.-д. при наибольшей работе, допускаемой их конструкцией, должны доставлять все требуемое суточное количество воды при одиночном оборудовании в течение 16 ч. работы, при двойном оборудовании— в течение 22 ч. для каждого аггрегата.

Общая емкость резервуаров водоемного здания составляет от ¹/_s до ¹/₁ наибольшего суточного расхода. Возвышение дна бака над рельсами согласовывается с диаметром разводящих труб т. о., чтобы из путевых гидравлическ. кранов можно было одновременно наполнить два тендера в течение не более 5 минут.

Водоемные здания на наших дорогах строят по большей части двух типов: 1) малые здания, емкостью 60 ж³ и высотой (до низа бака) 8,5 ж; на нижней каменной восьмигранной части располагают железный клепаный бак; верхняя, тоже восьмигранная, часть, служащая лишь для предохранения от холода,—деревянная, рубленая шатром (этот тип представлен на фигура 11); 2) водоемные здания, емкостью свыше 100 ж³, делают чаще всего железобетонные; типичным примером их может служить здание, изображенное на фигуре 12. Резервуаров, емкостью больше 200 ж³, не делают и поэтому, если необходимо построить водоемное здание большей вместимости, ставят в нем два резервуара рядом или один под другим. Если станция расположена на косогоре, водоемное здание стараются вынести на гору и тем уменьшить высоту здания, сохраняя заданную высоту напора. Высота водоемного здания (если не предусматриваются особые мероприятия для повышения давления в разводящей сети) должен быть проверена на высоту пожарной струи.

На нескольких станциях ж.-д. сети СССР имеется так называемым пневматическое водоснабжение, при к-ром отсутствует водонапорная башня, а напор создается давлением воздуха, нагнетаемого компрессором. Преимущество этой системы заключается в возможности скрыто расположить главные органы водоснабжения, получить высокое напорное давление и регулировать величину напора; недостаток — высокая стоимость. Типовое устройство этой системы на большой стан-

и 10 воздушных резервуаров следующего назначения: пять водяных резервуаров для постоянных хозяйственных потребностей, емкостью каждый в 40 ж³ при давлении 2—4 aim; три резервуара для пожарной надобности, емкостью каждый также в 40 ж³ при давлении 9 atm и, наконец, два резервуара переменного запаса, расходуемого обычно для хозяйственных надобностей при давлении 2—4 atm, но в

Т. Э. m. IV.

случае пожара давление в этих резервуарах может быть поднято до 9 atm. Каждому водяному резервуару соответствует свой воздушный резервуар-аккумулятор; в аккумуляторах давление поддерживается двадцатисильным компрессором.

Южная часть нашей ж.-д. сети беднее водой, и на нескольких дорогах Ю. и Ю.-В. имеются большие районы без воды, годной для питания котлов. При небольшом движении такие безводные пункты снабжаются привозной в цистернах водой, на магистральных же линиях устраивают вдоль линии водопроводы длиною до 100—150 км. Представление о характере и размерах такого сооружения могут дать следующие сведения об одном существующем продольном водопроводе длиной 140 км. Вода берется из реки и подается на ряд станций по водопроводным трубам с уменьшающимся диаметром в зависимости от уменьшающегося по пути расхода воды: первые 14 км—диам. 250 миллиметров, следующие 31 км—225 миллиметров, следующие 42 км—200 миллиметров, следующие 32 км— 175 миллиметров и последние 21 км — 150 миллиметров. Вода подается тремя насосными станциями — одной главной и двумя промежуточными; оборудование главной станции состоит из 3 двигателей по 62IP, 3 насосов первого и 3 насосов второго подъема, промежуточных станций—из 3 двигателей и 3 насосов мощностью: на второй станции по 37 IP, на третьей—по 25 IP. При полном расчетном графике движения поездов должны работать два аггрегата. Вследствие допущенных высоких манометрических давлений уложены стальные трубы. Вдоль пути водопровода устроены запасные резервуары с трехсуточным запасом воды.

Устройство всасывающих, нагнетательных и разводящих сетей в общем не отличается от сетей обычных водопроводов, кроме гидравлическ. кранов для набора воды тендерами. Трубы в подавляющем большинстве чугунные; стальные трубы применяются в исключительных случаях. Внутренний диаметр труб для напорных линий рассчитывают для скорости движения воды не более 1 м/ск и, во всяком случае, делают не менее 125 миллиметров. Линии разделяют на ремонтные участки длиной не более 500 метров со смотровыми колодцами на границах участков, запорными кранами и патрубками для испытания линий. В повышенных точках сети устанавливают воздушные вантузы, а в пониженных — осадочные. Диаметр всасывающих труб превышает диам. напорных труб не менее чем на 25 миллиметров. Диам. разводящих труб рассчитывают так, чтобы при установленном времени наполнения тендера (3—5 м.) скорость движения воды во время этого наполнения не превосходила 1,5 м/ск; при этом диам. труб, подводящих воду к гидравлическ. кранам для наполнения тендеров, не должен быть менее 150 миллиметров при длине трубопровода до 600 метров и не менее 175 миллиметров— при более значительной длине трубопровода. На фигуре 13 показан один из пользующихся широким распространением типов гидравлического крана.

Устройства для механич. и биологической очистки сходны с очистными устройства ми городских водопроводов, но применяются в единичных случаях. Что же касается химия. очистки, то многим водам на южной части нашей сети свойственна такая жесткость, что необходимо прибегать к смягчению воды прибавлением к ней кальцинированной соды и извести в количествах, соответствующих составу содержащихся солей. При этом накипеобразовате-ли, кальциевые и магниевые основания, выпадают из воды в виде нерастворимых осадков, которые отделяются затем отстаиванием и фильтрацией, и вода становится мягкой и осветленной. Выделение накипеобразователей не бывает совершенно полным, и в очищенной воде остается еще нек-рая жесткость до 6° (нем.), но этот остаток жесткости дает незначительную рыхлую накипь. Химическая очистка воды в Союзе ССР пока еще не имеет того распространения, какого она заслуживает, вследствие дороговизны первоначального устройства и трудности обеспечить необходимое умелое руководство и надзор за процессом очистки.

Для питания паровозов во время постройки новых жел.-дор. линий устраивают временное В. ж.-д. в таких местах, где это наиболее удобно и дешево, обыкновенно на перегоне у речки с невысокими берегами; это В. ж.-д. состоит из парового или моторного аггрегата, накачивающего воду в поставленные на подмостки деревянные чаны или непосредственно в тендер паровоза.

В. ж.-д. за границей в принципе не разнится от вышеописанных устройств, отличаясь в конструктивных деталях. Главное различие заключается в больших диаметрах водопроводных труб, особенно разводящих, и, следовательно, больших скоростях набора воды. На американ. дорогах применяют деревянные водопроводы и деревянные резервуары на водоемных зданиях. Чтобы избежать потери напора и иметь возможность строить водоемные башни малой высоты, на каждый гидравлич. кран или на пару стоящих рядом кранов возводят отдельное водоемное здание, чем устраняется надобность в укладке разводящей сети большого диам.

В Англии и Америке на некоторых линиях обращения скорых поездов, проходящих большие расстояния без остановок, устраивают на прямых и горизонтальных участках путевое водоснабжение, состоящее из железного клепаного корыта-канала, по которому течет вода. Корыто длиною 450— 600 м, шириной 0,5—0,7 метров и высотой 0,15— 0,18 ж укрепляется на шпалах по оси пути. С тендера паровоза спускают металлический рукав, забирающий на ходу воду. Вследствие трудности содержания, особенно зимой, когда приходится устраивать отопление этого корыта в предупреждение замер-

зания воды, такое путевое В. ж.-д. имеет весьма ограниченное распространение и, вероятно, скоро исчезнет.

Большинство отдельных частей В. ж.-д. состоит из тех же элементов, как и городское или заводское водоснабжение.

Лит.: Филиппов И., Ж.-д. водоснабжение, Харьков, 1909; Борзов И., Устройство и улучшение жел.-дор. водоснабшений, Л., 1904; В е н е д и к-т о в Μ. II., Руководство по проектированию и устройству ш.-д. водоснабжения, Москва, 1926; Брилинг С. Р., Курс водоснабжения, М., 1923; Кашкаров

H. А., Курс водоснабжения, М., 1927; Сурин А. А.,

Курс водоснабжения, Л., 1927; Гениев Н.Н., Курс водоснабжения, М., 1923; Гордон И. Л., Вода и ее очистка, М., 1927; Юшкевич С. Ф., Смягчение жестких вод, М., 1925; G u i 11ег у С., Das Maschi-nenwesen der Preussiscli-Hessischen Bahnen, B., 1914; Landsberg F., Der Eisenbalinbau. Betriebseinricti-tungen insbesondere f. Versorgung d. Lokomotiyen mit Wasser u. Brennstofl, Lpz., 1919; Gibson A. H., Hydraulics and its Application, N. Y., 1925; Railway Engineering and Maintenance Cyclopedia, p. 683—768, New York, 1926. П. Красовский.

III. В. промышленных предприятий.

Такое В. имеет целью обеспечение промышленных предприятий водою для хозяйственных нужд, для производства, для питания паровых котлов и для противопожарных мер. К качествам воды для производства (например для красильного производства, для бумажного и др.) предъявляются весьма строгие требования, вызывающие такие расходы на очистку и прочие, которые могут играть решающую роль при выборе места для постройки нового завода или фабрики. Воду для питания паровых котлов приходится часто очищать во избежание образования в котлах накипи (смотрите Паровые котлы, Накипь). К воде для противопожарных мер особых требований в смысле ее чистоты и химич. состава не предъявляется, за исключением тех случаев, когда в пожарной сети имеются спринклеры, вода для которых должен быть чистой и не содержать железистых соединений.

В виду различных требований, предъявляемых к воде, современные заводские водопроводы состоят из трех отдельных сетей:

1) для питьевой воды и хозяйственных нужд,

2) для производства (и котлов) и 3) пожарной. Последняя питается центробежными насосами, приводимыми в действие от электромоторов или от двигателей внутреннего сгорания. Сеть труб обычно устраивают сомкнутой с круговой циркуляцией воды. Трубы прокладывают в земле на глубине

I, 5—2 метров в зависимости от местного климата и с нек-рым уклоном для того, чтобы в случае надобности из них можно было выпускать воду. В случае спринклерного устройства на заводе должны быть два независимых друг от друга источника воды, как, например, водонапорная башня и трубопровод, подающие воду под напором из водоема или колодца. На небольших заводах обычно устраивают одну общую водопроводную сеть, присоединенную к городскому водопроводу. Если такая общая сеть питается водою из заводского артезианского колодца, то необходимо ставить водонапорную башню для подачи воды в нерабочее время в жилые дома и в случае пожара.

Лит.: Буфф К. Т., Техническая организация и устройство пром. предприятий, пер. с немецкого, Л., 1924; Η ϋ 11 е, .Справочная книга для инж., изд. 11, ч. III, Берлин, 1926. В. Пальм.