Снабжение городов водой — Древнейший способ получения запасов воды заключался в устройстве цистерн и колодцев. В зап. Азии и сев. Африке встречаются остатки весьма древних водоемов, искусственных вместилищ для хранения воды, а также колодцы, которые существовали задолго до нашей эры и которыми пользуются и поныне. Например, колодцы, шириной в 3 или 4 м, в которых собираются почвенные воды в долине Нила, выкопаны были в ту же эпоху, в которой начертаны были древнейшие иероглифы. Олимниодор уже упоминает о колодцах, которыми изрешечен был фиванский оазис. Глубина их была до 200 м и более; в последние десятилетия многие из них расчищены, так что ими теперь пользуются. Не менее замечательны столь же древние буровые колодцы в юго-зап. Китае. Искусство проведения воды из места ее добычи к удаленным пунктам потребления применялось римлянами многократно в Малой Азии и Египте. Поликрат в VI в. до Р. Хр. построил в г. Самосе ключевой водопровод, в состав которого входил тоннель, протяжением более 1000 м. От греков идея сооружения водопроводов перешла к римлянам, которые создали образцовые постройки этого рода. Первый водопровод для снабжения римской столицы, Appia Claudia, открыт был за 313 лет до Р. Хр. Той же цели служили Anio Vetus (273), Aqua Marcia (144) и некоторые другие подобные сооружения, которые почти все пересекали большие долины с помощью акведуков. От этих водопроводов питались водохранилища, термы и пруды (piscinae). Четыре из них (Acqua Vergine, Acqua Marcia, Acqua Felice и Acqua Paolo) еще теперь служат для водоснабжения Рима. Остатки обширных сооружений, строившихся римлянами для С. водой городов в покоренных провинциях, сохранились, между прочим, у Арля, Авиньона, Аркейля, Константинополя, Лиона, Майнца, Нима и Трира. Некоторые из них теперь реставрированы и утилизируются (Болонья, Мец, Сеговия, Севилья, Спалато). В средние века большинство этих сооружений были запущены и развалились. Потребности городов удовлетворялись из колодцев, вырытых внутри городских стен, и только во второй половине XIX стол. в городах стали строиться водопроводы, доставляющие воду обывателям самых верхних этажей. К успехам современной техники принадлежит также возможность очищать большие количества воды с помощью фильтров. Потребность в воде зависит от привычек, степени благосостояния жителей города и других условий. По наблюдениям над существующими водопроводами, расход воды при употреблении водомеров выражается следующими средними цифрами: для питья, варки пищи, умывания и мытья посуды, на голову населения, в сутки 20—30 литров; то же для стирки белья и проч. 10—15 л; для промывки ватерклозетов 7—10 л; на каждую ванну 350 л, на каждый душ 20—30 л; для поливки садов, тротуаров, дворов и улиц, на кв. м, 1,5 л; для водопоя и мытья лошади или крупного скота (не считая чистки конюшен и сараев) 50 л; в бойнях, на убой одного животного, в среднем, 350 л; для ручной пожарной трубы, на минуту действия, 300—400 л; для паровой пожарной трубы, на минуту действия, 1000 л; пожарный кран должен давать в минуту 400—600 л.
Среднее суточное потребление в течение года составляет, смотря по обстоятельствам, от 55 до 135 л на голову населения, и для общих расчетов должно быть принято в 100 л. Если расход воды не контролируется водомерами, то он может возрасти до двойного размера. Максимальное в течение дня потребление превосходит в 1 1/2 раза среднее суточное (в жаркие дни, в период рождественских праздников и т. д.) и, следовательно, составляет около 150 л, а наибольшее в течение суток часовое потребление принимается в 1/10 суточного потребления, следовательно, 10 л. В английских городах потребляется воды в среднем несколько менее указанной нормы, в американских значительно больше (втрое и еще более). При проектировании водоснабжения необходимо еще принять во внимание рост города, от 2,25 до 3% в год. При расчете водопроводов, для которых приходится проложить сеть труб и воздвигать машинные устройства, обыкновенно принимается во внимание прирост населения за период не более 40 лет, так как в противном случае значительные расходы на амортизацию капитала и проценты на него могут привести к убыткам, если развитие города почему-либо уклонится от предположений. Приведенные данные о потреблении воды относятся к водоснабжению напорными водопроводами (при подъеме воды машинами) и предполагают известную степень культурности жителей. Если вода должна развозиться, потребление ее значительно меньше, около 10—15 л на человека в день. При меньших требованиях населения и неудобствах водоснабжения потребление иногда ниже и этого предела. От хорошей питьевой воды требуется темп. 9—12°С, чистота и прозрачность, отсутствие цвета и запаха. Жесткость может быть допущена до 25—30° (см. Вода). Слишком мягкая вода способствует ржавлению водопроводных труб. Если притом вода содержит еще углекислоту, то она действует на свинцовые трубы и может вызывать отравление свинцом. При таких условиях для ветвей водопровода внутри домов могут быть употребляемы лишь свинцовые трубы, изнутри луженые. В местностях, страдающих отсутствием грунтовых вод или где колодцы затруднительно устраивать в скалистом грунте, или где воды, собираемые в естественных водовместилищах или из недр земли, отличаются неудовлетворительными качествами (напр. у морских берегов, где вода колодцев обладает горько-солеными свойствами), собираются дождевые воды в искусственных цистернах. B домовые цистерны обыкновенно собирается вода с крыш, причем этим способом удается получить от 60 до 80% выпадающей влаги, так что напр. с площади в 100 кв. м при слое дождя в 50 стм в год можно накопить от 30 до 40 куб. метров. При этом полезно пропускать накопляемую в цистернах воду через слой песка, для очистки ее и охлаждения. На фиг. 1 и 2 табл. Водоснабжение I изображен в разрезе и части плана вид цистерны, употреблявшейся в Венеции до устройства в этом городе водоснабжения. Это был колодец, глубиной 4 м, устроенный внутри резервуара, наполненного песком и обделанного дубовыми брусьями (или каменной кладкой), с забивкой этой обделки снаружи, для полной плотности, слоем глины. Вода изливалась по трубам в песок и через нижние щели притекала во внутренний колодец, откуда вычерпывалась ведрами или насосом. От времени до времени очищают цистерну, наполняя ее свежим песком. Большие цистерны, в которых собирается вода с более обширных скалистых поверхностей, перекрываются сводами и слоем земли. Во многих местностях такие цистерны высекаются в естественной скале, причем в них собираются не только дождевые воды, но также вода ключей, образующихся в дождливое время. Количество воды, доставляемое ключами, обыкновенно колеблется по временам года, и минимум притока иногда бывает до 10—20% среднего, а средний приток составляет 30—50% максимального. Так как наименьший приток воды к ключам приходится обыкновенно на жаркие летние месяцы, когда потребление увеличивается, и притом самые обильные ключи могут иссякать в маловодные годы, то для водоснабжения больших городов ключи редко бывают достаточны и приходится прибегать к дополнительному С. почвенной или речной водой (Париж, Вена, Франкфурт-на-Майне). Ключи выходят на дневную поверхность или на склонах возвышенностей, или подымаются снизу, скопляясь в углублении почвы. Для защиты их от мороза и от загрязнения водой, просачивающеюся с поверхности, ключи обделываются, или каптируются, на глубине не менее 1,5—2 м, деревянным срубом, каменными или бетонными стенками, удерживающими увлекаемый вместе с водой песок. На фиг. 3 и 4 представлен каменный каптаж ключа, причем буквой S обозначен барабан с мелкими отверстиями для процеживания воды, Н — спускная труба для излишка воды при подъеме уровня ключа, С — задвижка для регулирования выпуска, R — отводная или приемная труба. L обозначает трубу, по которой стекают поверхностные воды, скопляющиеся в верхних слоях кругом каптажной камеры. Грунтовые или почвенные воды имеют одинаковое происхождение с ключами. Они происходят от дождевой воды, которая просачивается через щели на поверхности или в пористых слоях почвы и при встрече водонепроницаемого слоя течет поверх его, под влиянием силы тяжести или под напором. В местах, где водонепроницаемый слой выходит на дневную поверхность, подземный поток появляется в виде ключей или впадает в открытые водотоки, питая ручьи и реки. Грунтовая вода добывается при помощи колодцев или перехватывается водосборными штольнями, а также дренажными рвами. Водосборы для извлечения грунтовой воды применяются с успехом в тех местах, где имеется могучий подземный поток в насыщенном водой слое. Амстердам, Гаага, Лейден и некоторые другие голландские города питаются грунтовой водой, извлекаемой с помощью сборных колодцев из песчаных дюн. С помощью обыкновенных колодцев вода для домашнего потребления добывается из верхних водоносных слоев с небольших сравнительно глубин. Деревянные срубы, которыми у нас еще преимущественно обделываются колодцы, негигиеничны, так как дерево подвержено гниению и в присутствии влаги в нем развиваются микроорганизмы. Лучше обделывать их шахтой из камня, кирпичной кладки или цементного бетона. Обделка доводится до глубины 1—1,5 м от самого низкого уровня воды. Вода черпается из колодца с помощью ведер на журавле (очепе) или вороте или же при помощи насоса, устанавливаемого на крыше колодца. Для подъема воды на высоту до 12 м можно пользоваться обыкновенными всасывающими насосами, состоящими из насосной трубы или стакана и всасывающего поршня с клапаном, опущенного на большую или меньшую глубину. Так как грунтовая вода, добываемая из верхних слоев, вблизи обитаемых мест часто имеет дурные качества (вода с глубины менее 3—4 метров всегда подозрительна), то предпочтения заслуживают простые трубчатые колодцы с внутренним диаметром от 5 до 7,5 стм (фиг. 5), которые благодаря заострению на нижнем конце легко могут быть забиваемы на большую глубину; при меньшей величине открытой поверхности, вода в них не застаивается, сохраняя свою свежесть. Колодцы, назначаемые служить источником более обширного водоснабжения, предварительно исследуются для определения того количества воды, которое можно из них добыть. Для этого измеряется ширина и глубина подземного потока, а также его падение. Отсутствия уклона показывает существование подпочвенного бассейна с малым притоком, вследствие чего он легко может быть истощен при усиленном откачивании колодца. Для такого исследования роют пробные колодцы в разных местах изучаемой площади, связывают горизонты воды в них нивелировкой и наблюдают изменение этих горизонтов, а также горизонтов существующих старых колодцев, в разные периоды и при усиленном откачивании воды. Колодцы, закладываемые для извлечения воды из подпочвенного слоя, состоящего из крупнозернистого материала, устраиваются из кирпичной кладки с открытыми швами, или из фасонных кирпичей, снабженных отверстиями. В основании закладывается деревянное или железное кольцо, связываемое с кладкой якорями из круглого железа. Для укрепления колодезной обделки при значительной глубине колодца закладываются через каждые 2—3 м промежуточные кольца из полосового железа, связываемые с упомянутыми якорями. Для опускания сруба ниже уровня грунтовых вод иногда пользуются перемычками, но большей частью это делается по способу опускных колодцев, при усиленном водоотливе и подкапывании грунта по мере опускания колодца. При песчаном грунте прибегают к бурению с одновременным нагружением сруба рельсами и т. д. Так как скорость притока воды при постоянном расходе обратно пропорциональна площади колодца, то размеры колодца должны быть выбраны таким образом, чтобы он не засаривался песком, увлекаемым вместе с водой при быстром ее притоке. Для возможного увеличения допускаемой скорости притока воды через дно, последнее покрывается слоем фильтрующего материала из нескольких рядов водопропускающих веществ, помещая более крупные (напр. крупный гравий, щебень) сверху. Таким же слоем можно обложить проницаемые стены колодца, располагая материал таким образом, чтобы внутри (ближе к обделке колодца) были более крупные фильтрующие вещества, а мелкозернистые снаружи. Взамен деревянных срубов и кирпичных обделок в некоторых местностях употребляются чугунные кольца (tubbings), из которых нижнее снабжено резцом. Если под мягким верхним наносным слоем расположен водоносный слой песчаный или с примесью не слишком крупного гравия, то целесообразно пользоваться для добывания воды трубчатыми колодцами. Для этого сначала опускается железная обсадная труба, а затем внутрь ее вставляется собственно колодезная труба. После этого наружную трубу извлекают обратно, обнажая всасывающую часть колодезной трубы. Последняя состоит из металлической сетки или решетки, через которую процеживается вода. Накопляющийся в решетке песок периодически извлекается с помощью бура или ложки на длинном шесте. Сетка может быть заменена слоями более или менее крупнозернистого песка, который опускается с помощью особых железных цилиндров и облегает нижний конец заборной трубки, снабженной соответственными отверстиями для прохода воды. При водоносном слое, состоящем из смеси крупных и мелких зерен, фильтрующий слой образуется сам собой, а именно, мелкий песок проходит во внутрь сетки и складывается на дне колодца, откуда он от времени до времени извлекается, а крупные частицы располагаются снаружи и через них вода процеживается. Чтобы песок, проникающий через наружную сетку, не попал в насос, употребляется часто вторая сетка, более мелкая, которая по мере надобности вынимается для очистки колодца от накопившегося песка. Малые трубчатые колодцы, наз. также абиссинскими, американскими или нортоновыми (по им. английского инженера Нортона), могут быть забиваемы в грунт, как сваи (до глубины около 6 м; фиг. 5) или завинчиваются. В последнем случае нижний конец трубы снабжается винтовым наконечником. Они употребляются в качестве домовых колодцев, при исследовании водоносности почвы для целей водоснабжения, для временного получения воды. В Бруклине такие колодцы применены с успехом для получения больших количества воды при постоянном водоснабжении (две группы трубчатых колодцев по 100 штук, диаметром в 50 мм). При большой глубине водоносного слоя прибегают, в тех местах, где напластования грунта обещают успех, к рытью артезианских колодцев (см.), которые в последние годы у нас применены удачно к водоснабжению некоторых населенных мест и железнодорожных станций (Полесские ж. д. и на юге России). Вода, добываемая из нижних слоев, обыкновенно менее прохладна и чаще содержит твердые примеси, чем вода из верхних слоев почвы. Для водоснабжения больших городов не всегда есть возможность пользоваться ключами, колодцами или артезианской водой. Тогда воду приходится брать из поверхностных водовместилищ: рек, озер и искусственных прудов. Эти воды всегда более или менее загрязнены органическими примесями и наносами. Поэтому ими следует пользоваться лишь в тех случаях, когда добывать воду в достаточном количестве из почвы не представляется возможным, причем необходимо до употребления воды для питья и приготовления пищи подвергать ее очистке с помощью фильтров. При водоснабжении городов из рек следует всегда брать воду выше города, где она не загрязнена еще отбросами и нечистотами, спускаемым по городским водостокам. Заборная труба должна быть расположена ниже самого низкого горизонта воды в реке, в таком месте, где она защищена от ледохода и от повреждения проходящими судами. Обыкновенно устье трубы окружается решеткой, удерживающей посторонние предметы, и закладывается булыжным камнем и щебнем, слой которого служит фильтром для более крупных примесей. Слой этот следует по временам возобновлять. Речной водой снабжаются наиболее крупные города: Лондон (из Темзы), Петербург (из Невы), Гамбург (из Эльбы), Варшава (из Вислы). Речная вода отличается мягкостью (малое содержание извести) и, при очистке фильтрами, весьма пригодна для домашнего хозяйства и промышленности. В качестве питьевой воды ей недостает надлежащей свежести, которая не может быть сообщена ей при самой лучшей очистке. При водоснабжении из озер водоприемная труба должна быть расположена ниже глубины замерзания. Затем вода близ мелких берегов летом весьма нагревается и содержит растительные примеси, так что следует поместить водоприемник на значительном расстоянии от берега и на достаточной глубине от самого низкого горизонта, но во всяком случае на высоте не менее 1 м над дном. Обыкновенно труба располагается на дне и оканчивается вертикальным коленом, заложенным в ящике со многими отверстиями. Иногда труба покоится на свайном ростверке. Особенно замечателен водоприемник Чикагского водопровода, питаемого из оз. Мичиган. Он состоит из заложенного посреди озера, вдали от берега, каменного колодца с отверстиями для прохода воды. От него ведет вниз чугунная шахта, отверстием 3,5 м, примыкающая к тоннелю, проведенному под дном озера на глубине 20 м. По этому тоннелю, длиной около 3 км, вода притекает к установленному близ берега водоподъемному зданию. Кроме Чикаго, водой из озер снабжаются еще, между прочим, следующие большие города: Берлин (из Мюггельского и Тегельского озер), Цюрих (из Цюрихского оз.), Женева и Лозанна (из Женевского оз.), Глазго (из оз. Лох-Катрин и Беннахар), Кливеленд (из оз. Эри), Манчестер (из оз. Тирлемер). За недостатком озер источниками водоснабжения служат искусственные пруды и водохранилища, которые образуются заграждением, с помощью плотины, истока глубокой долины, имеющей достаточно высокие берега. Водоудержательные плотины этого рода строились уже в древности, особенно в Индии. В настоящее время в разных местностях имеются тысячи подобных искусственных водохранилищ, которые строятся преимущественно для агрокультурных целей. Для водоснабжения городов водохранилища применяются преимущественно в Англии, вследствие благоприятных для этого местных условий в графствах Йоркском, Ланкастерском и Дерби. В Америке водоснабжение по этому способу, называемому иногда английским, тоже распространено (Нью-Йорк, Альбани, Балтимора), равно как в Индии и Австралии. В Испании, где искусственные пруды строились несколько столетий тому назад для орошения, теперь они применены для питания некоторых городских водопроводов (Мадрид); во Франции по этому способу устроено водоснабжение С.-Этьенна, в Германии — Кенигсберга, Ремшейда и Хемница, в Бельгии — Вервье. У нас это средство предлагалось для водоснабжения степных селений и применено в некоторых местах в юго-восточных губерниях, хотя пока еще в ограниченных размерах лишь для накопления воды, без передачи по трубам. Вода озер и искусственных водохранилищ обыкновенно отличается мягкостью и прозрачностью, но для употребления в питье требует предварительной очистки с помощью фильтров. Если вода может забираться с большой глубины, то избегается слишком сильный нагрев ее летом, который делает ее для питья неудобной.
Морская вода также может быть употреблена в питье после дистилляции. Опреснителями пользуются на морских судах. Некоторые приморские города принуждены были прибегнуть к этому способу получения годной для питья воды (у нас Баку). Опреснители применяются у нас для очистки воды, питающей паровозные котлы на некоторых железнодорожных станциях (Красноводск и др., опреснители сист. инженера Янга). После перегонки морская вода получается совершенно чистой, но излишне мягкой, и чтобы сделать ее годной для питья, ее необходимо насытить воздухом или углекислотой. Весьма редко водоснабжение может быть устроено таким образом, чтобы вода подавалась к месту потребления самотеком. Обыкновенно же для значительной части снабжаемого города или для всего города (при речном водоснабжении) приходится поднимать воду машинами и потом пустить ее под напором в трубы домашнего водоснабжения. Нужен запасной бассейн, в котором скопляется вода в часы наименьшего потребления откуда она заимствуется при усилении разбора. Требуемая вместимость этого бассейна J зависит от рода потребления и продолжительности притока. Напр., при непрерывной работе машин или при ключевом водоснабжении, когда вода также притекает непрерывно, и обыкновенных условиях расхода воды жителями города (максимальное потребление в час 6—7% днем и минимальное ночью 1—1,5% — от суточного расхода Q) вместимость бассейна должна быть 1/5 суточного расхода Q. В летнее время Q увеличивается и достигает полуторной величины среднего суточного расхода Q1. Запасно бассейн должен поэтому вмещать 1,5×1/5 = 30% или немногим менее трети среднего суточного расхода Q1. Если же насосная станция работает не непрерывно круглые сутки, а например лишь 12 часов в сутки, то запасной бассейн должен быть больше, приблизительно вмещать половину суточного потребления, считая по среднему суточному расходу в течение года. Полезно, на случай пожара, даже в небольших городах, иметь запасной бассейн вместимостью не менее 100—150 куб. м. Если вода притекает к запасному бассейну по длинным трубопроводам, то является вероятность повреждения их, и для предотвращения перерыва в водоснабжении на время производства необходимых исправлений полезно увеличить вместимость запасного бассейна примерно до суточного расхода. Открытые бассейны для целей водоснабжения непригодны. Если по условиям местности бассейн может быть устроен без искусственного основания, то рациональнее всего построить его из кирпичной кладки или бетона (одновременное употребление обоих материалов для кладки стен или покрытия бассейна не может быть рекомендовано). Бассейн покрывается сводом, который для защиты от мороза засыпается слоем земли, толщиной 0,6—0,8 м, прикрывающим также боковые стены в той части их, которая возвышается над почвой. Так как и при самой чистой воде со временем отлагаются на дне осадки, а стены покрываются водорослями, то бассейн устраивают таким образом, чтобы его можно было по временам чистить и для этого выпускать воду. Полезно поэтому бассейн сделать двухкамерным, причем, когда чистится одна половина, другая продолжает действовать. Для непроницаемости пол и стены бассейна покрываются слоем цемента, а снаружи бассейна под земляным слоем укладывается утрамбованный слой глины. Иногда для этой цели употребляется асфальт. Пол бассейна делается толщиной 0,3—0,4 м. При слабом грунте устраивается фундамент, иногда в виде обратных арок. Глубина зависит от количества принимаемой бассейном воды и делается от 2 до 5 м. При двух отделениях бассейна отношение ширины камеры к длине лучше всего принять в 3:4. Стены должны быть такой толщины, чтобы могли безопасно выдержать давление грунта и воды и распор свода. Для этого полезно продолжить свод, опуская его пяты до основания стен (фиг. 2 и 3 табл. II). Доступ воздуха нежелателен, так как при его посредстве в воду попадают зародыши органических образований, которые в ней размножаются. Если желательно проветривать бассейн, то для этого можно пользоваться профильтрованным воздухом. Точно так же нежелательно проникновение света, который способствует размножению водорослей. Труба, через которую вода притекает к бассейну, располагается таким образом, чтобы устье ее не приходилось против отверстия, через которое вода вытекает, для избежания застоя ее в бассейне. Кроме того, принадлежности бассейна составляют: труба для спуска излишней воды, труба для полного опорожнения каждого отделения бассейна и показатель уровня. Для возможности наблюдения уровня воды с дальних расстояний употребляются ныне электрические приборы. В бассейнах значительных размеров задвижки, с помощью которых регулируется впуск и выпуск воды из бассейна, располагаются в особых камерах, доступных для осмотра без приостановки действия бассейна. Бассейны, которые должны значительно возвышаться над местностью, устраиваются преимущественно в виде металлических резервуаров. При значительном возвышении уровня воды над местностью получается так назыв. водонапорная башня, состоящая из цилиндрического бака, установленного наверху каменной или металлической башни. Дно бассейна делается тогда плоским, сферическим, или сложной формы, из сферической и конической частей, для лучшего распределения давления на основание (фиг. 7 табл. I). Баки водонапорных башен редко устраиваются двухкамерными; обыкновенно же для очистки их пользуются промежутком времени, когда расход воды уменьшается (ночью), и торопятся произвести ее возможно скорее или устанавливают два отдельных бака. При большой площади снабжаемой водой местности и без того нередко требуется иметь несколько башен, которые служат для питания разных частей города, но в случае надобности могут одна другую замещать. Подъем воды производится насосами, приводимыми в действие паровыми или газовыми машинами, реже водяной силой и лишь в исключительных случаях ветровыми двигателями. Для обеспечения непрерывности водоснабжения необходимо иметь запасные машины, так что в простейшем случае (исключая весьма малые устройства) водоподъемная станция состоит из двух машин, из которых каждая в отдельности в состоянии дать требуемую силу для накачивания воды в размере средней потребности. Если высоту подъема воды в м обозначим через H, наибольшее потребное количество воды в литрах в секунду через Q, то необходимое число лошадиных сил машины выражается формулой
где φ — коэффициент, зависящий от конструкции машин и насосов и изменяющийся от 1,2 до 1,5. Высота всасывания должна быть не более 6 м, причем всасывающие приспособления и задвижки должны быть по возможности доступны для осмотра. Предпочитается непосредственная передача движения от машин к насосам; но это не всегда возможно, например при подъеме воды с большой глубины и т. д. Если вода должна быть проведена только в дома, то достаточно иметь для этого напор, превышающий на 10 метров вышину пола самых верхних этажей. Для больших городов напор этот должен поэтому быть около 30 м, в городах средней величины и малых 20—25 м. Этот напор должен оставаться в периоды наибольшего разбора воды. Но он недостаточен, если уличными гидрантами необходимо пользоваться в случае пожаров. Для этого требуется напор, превышающий наибольшую высоту домов, по крайней мере, на 10 м. В Северной Америке это принято за правило, и в тамошних городах напор редко делается меньше 50 м. Кроме того, на случай пожара можно увеличить напор усиленной работой машин. В европейских городах большей частью довольствуются напором, потребным для возможности подачи воды в верхние этажи домов. При значительном напоре можно пользоваться водой для приведения в действие домовых подъемников и других машин (в Лондоне и Бирмингаме для этой цели устроены особые центральные станции, из которых отпускается по распределительной сети вода под давлением в 500 м), но при этом затрудняется обеспечение непроницаемости кранов и клапанов. Городская распределительная сеть рассчитывается для пропуска достаточного количества воды в общем по 10 л на голову населения в сутки. Кроме того, для уличных гидрантов принимают в расчет выпуск через каждый кран около 22 куб. м в час без уменьшения давления ниже того предела, который необходим для подачи воды во все этажи домов. Для каждой части города и каждой улицы вычисляется потребное количество воды, и соответственно этому проектируется сеть труб. Для избежания застоя воды и нарушения водоснабжения конечные ветви сети по возможности взаимно сообщаются. Если расход воды трубой в куб. м в секунду обозначим через q, длину ее в метрах через l и через h потерю напора в метрах, то диаметр труб в метрах выражается приблизительно формулой:
![{\displaystyle d=0,3sqrt[5]{frac{q^{2}}{h}l}.}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/daf037040ea4f4dab58d9c71f45b25cd30f58361)
При подъеме воды машинами можно по желанию увеличивать h, и тогда можно брать меньшие q, т. е. сеть обойдется дешевле, а машины и работа их дороже. Приблизительно общая стоимость получается наименьшей при h:l около 1:200. Концевые, самые малые трубы получают диаметр 0,1 м (4 дюйма). Тогда они при скорости 1 м пропускают 7,85 л воды в секунду. В верхние части города вода проводится по более широким трубам, чем в нижние, где запас давления больше. При разнообразной топографии города, а также в городах, раскинутых на большом пространстве, разделяют сеть на несколько поясов, или частей, устраивая в каждой части самостоятельную сеть или особую водонапорную башню. Для возможности производить ремонт без приостановки действия всей сети в местах, где боковые ветви отделяются от магистральной трубы, устанавливаются задвижки (фиг. 4 табл. II). Кроме того задвижки располагаются в разных частях сети для отделения участков протяжением от 1000 до 1500 м. В возвышенных пунктах сети устанавливаются вантузы, для выпуска воздуха, накопляющегося в трубах. Вантузы могут быть заменены гидравлическими колоннами (гидранты, пожарные краны). Такие колонны устанавливаются также на расстояниях от 60 до 120 м, а также ниже задвижек в пунктах раздела ответвлений (для выпуска воздуха при наполнении ветви). Для опорожнения сети в наиболее пониженных точках ее устанавливаются краны или задвижки для спуска воды. В соответственных пунктах магистрали и второстепенных водоводов располагаются колодцы, дающие возможность пропускать по трубам металлические скребки и щетки для прочистки водопровода. Введение в сеть водоснабжения уличных водоразборных колодцев теперь применяется реже, так как главное внимание обращается на включение в систему водоснабжения по возможности всех домов города. Из прочих принадлежностей водопроводов следует упомянуть об участковых водомерах, помощью которых измеряется и автоматически записывается количество потребляемой воды в целом участке. Для защиты от мороза и нагрева, а также в предупреждение повреждения труб при сотрясениях от движения тяжелых телег, трубы под уровнем улиц располагаются на глубине не менее 1,5 м. Домовые трубы соединяются с распределительными с помощью винтовых насадок (фиг. 5 табл. II) или натяжных хомутов (фиг. 8 табл. II). Во многих городах вода отпускается потребителям под контролем водомеров. На фиг. 9 изображен водомер сист. Сименса. Через трубу А вода вступает сначала в пространство В, где складываются твердые осадки (которые время от времени могут быть удаляемы, для чего необходимо отвинтить нижнюю крышку). Затем через сетку С вода течет по наклонным каналам E коробки D, ударяя в лопатки колеса f, число оборотов которого определяется счетчиком JK и может быть прочитано на находящемся под стеклом циферблате L. Пройдя через водомер, вода через отверстие C вступает в домовую трубу Н. Разница между действительным количеством протекающей воды и показанием водомера особенно значительна в малых приборах и при расходе около литра в минуту редко бывает ниже 10%. В домах вода распределяется с помощью железных или свинцовых труб. Последние обходятся несколько дороже, но зато не подвержены ржавчине, легко гнутся, соединение их проще. Для устранения вредного действия свинца на воду трубы внутри покрываются слоем олова. Для домовых выпусков пользуются обыкновенно кранами с винтовыми затворами, которые закрываются медленно, вследствие чего устраняются удары воды (фиг. 6 табл. II). На фиг. 7 табл. II изображен кран Тайлора, с автоматическим затвором. При бездействии крана вода вступает через щель в верхнюю часть стакана и, нажимая на поршень k, закрывает своим давлением канал.
Число городов, имеющих правильное водоснабжение, в России невелико в сравнении с Западной Европой, но в последние годы все же во многих уездных городах устроены водопроводы. Наиболее старинный из русских водопроводов, московский, стал строиться в 1779 г., по проекту инженер- генерала Бауера, для доставления воды из Мытищенских ключей самотеком. Все эти устройства закончены были в 1805 г. Н из 330000 ведер воды, которые получала галерея в Мытищах, до города доходило только 40000 ведер. Затем в период с 1826 по 1835 г. Екатерининский водопровод был перестроен по проекту инженера Яниша. В 1850—52 г. была сделана попытка увеличить водоснабжение Москвы (дававшее тогда 300000 ведер в сутки) устройством, по проекту инж.-генер. Максимова, водоподъемных зданий, для получения воды из р. Москвы, при Бабьем городке и при Красном Холме. С 1853 по 1858 г., по проекту инженера барона Дельвига, был перестроен Мытищенский водопровод, с заменой Екатерининской кирпичной галереи, на участке от Мытищ до с. Алексеевского, чугунным водоводом, с устройством в Мытищах машинного здания с приемным и напорным резервуарами и с постановкой в Сухаревой башне второго резервуара. Количество доставляемой воды при этом увеличено было до 500000 ведер в сутки. В последнее тридцатилетие устроены были, в дополнение к Мытищенскому водоснабжению, четыре следующих водопровода: Ходынский, Преображенский, Андреевский и Артезианский. К новым работам было приступлено в 1890 г. Вновь устроенное для первой очереди водоснабжение из Мытищенских источников, в количестве 1 1/2 млн. вед. в сутки, заключается в ряде водосборных колодцев бруклинской системы, заложенных в Мытищах, близ берега р. Яузы, которые соединяются при посредстве общей всасывающей трубы с насосами, установленными в устроенном при водосборах машинном здании. От этого здания проложен водовод до промежуточной водоподъемной станции, устроенной близ с. Алексеевского, рядом с водокачкой старого водопровода. Притекающая к Алексеевской водоподъемной станции вода поступает сначала в подземный запасной резервуар, вместимостью в 300000 вед., а из последнего, при посредстве машин, помещенных в новом водоподъемном здании Алексеевской станции, вода нагнетается в дальнейшую часть водопровода от этой станции до города. В конце водовода, у Крестовской заставы, построены две водонапорные башни. Общий объем резервуаров, помещенных в верхнем этаже каждой башни, 300000 вед., представляет запас воды, достаточный для удовлетворения усиленного ее расхода в часы дня, когда потребление воды из городской сети превышает равномерный приток ее по водоводу. При проектировании московской городской сети приняты в основание нижеследующие условия: а) способность сети пропускать в течение 9 часов наибольшего разбора из нее воды половину всего суточного потребления; б) приток воды к пожарным кранам, размещенным в среднем в расстоянии 50 саж. один от другого, в количестве, достаточном для одновременного действия группы из четырех ближайших к месту пожара кранов, при расходовании каждым из них до 50 вед. в минуту; в) одновременное действие для тушения пожаров трех вышесказанных групп пожарных кранов, и г) свободный напор в трубах во всех пунктах водопроводной сети не менее 10 саж. — Петербург, окруженный разветвлениями р. Невы и прорезанный внутри несколькими каналами, долгое время мог довольствоваться без искусственного водоснабжения, и к работам по устройству водоснабжения приступлено было лишь в 1859 г. Водопровод для так назыв. 9 незаречных частей города, в пределах между Большой Невой и Обводным каналом, построенный тогда частным акционерным обществом, оказался неудачным, вследствие чего в начале 60-х гг. выяснилась необходимость его перестроить, а затем, с постепенным ростом населения города и развитием потребности, водопроводные устройства последовательно улучшались и расширялись. Заречные части города, Васильевский о-в, Петербургская и Выборгская стор., снабжаются водой отдельными водопроводами с отдельными машинными зданиями и отдельными сетями труб, устроенными английской акционерной компанией в 1874—75 гг. Таким образом, с 1896 г. Петербург снабжается водой из р. Невы с помощью отдельных четырех водопроводов, с 4 отдельными водоподъемными станциями: 1) центральная станция находится на Шпалерной улице, против Таврического дворца; 2) станция для водоснабжения Васильевского о-ва на 23 линии этого острова; 3) для Петербургской стороны — у Сампсоньевского моста и 4) для Выборгской стороны — на Арсенальной улице. С 1898 г. приступлено к устройству фильтров. В 1891 г. водоснабжение 9 незаречных частей перешло в распоряжение города, а затем, по выкупе заречных водопроводов, с 1893 года все водоснабжение г. Петербурга оказалось сосредоточенным в руках городского управления. В настоящее время петерб. городскими водопроводами доставляется более 20 млн. вед. воды в сутки, что при населении около миллиона составляет более 20 вед. в сутки на человека. Вода до впуска в городскую сеть пропускается через песочные фильтры. Тем не менее в последнее время произведены изыскания для С. Петербурга водой из источников возвышенного плато, простирающегося не в далеком расстоянии от южного берега Финского зал. Независимо от этого, существует предположение о проведении воды к Петербургу непосредственно из Ладожского оз., минуя р. Неву, вода которой некоторыми признается не вполне доброкачественной вследствие загрязнения ее расположенными по берегам заводами и фабриками. Одесса до 40-х годов питалась пресной водою из колодцев, принадлежавших городу или частным лицам. В 1873 г. начал действовать водопровод, устроенный частными предпринимателями (Вильгельм Швабен и Джон Мор), причем вода берется из р. Днестра, на расстоянии 40 вер. от города. Из водоприемника вода через осадочные бетонные резервуары поступает в каменную галерею, длиной 625 саж., с поперечным сечением 45×5 фт., с одушниками и входными колодцами для ее очистки. Галерея расположена с уклоном в 1/500 в земляной дамбе, возвышающейся на 3 фт. над самыми высокими водами в реке. Галерея заканчивается круглым колодцем, расположенным у самого водоподъемного здания, из которого вода накачивается на высоту 26 фт. в отстойные бассейны. Затем вода, проходя еще через два осадочных бассейна, поступает в фильтры, из которых она выпускается в подземный резервуар чистой воды, емкостью до 20000 ведер. С помощью системы насосных станций и напорных башен вода доставляется в городскую сеть. В 1897 г. одесское городское общественное управление выкупило водопровод и, ввиду развившегося потребления воды, приступило к расширению и улучшению водоснабжения по проекту инженера Платса. Все переустройство рассчитано на С. города в будущем 8 миллионами ведер воды суточного потребления, но с тем, чтобы в настоящее время выполнить лишь часть переустройства, отвечающую потребностям города, а затем постепенно заканчивать все проектированное сооружение, сообразуясь с дальнейшими потребностями и средствами города.
Кроме названных городов в настоящее время пользуются проведенной водой города: Киев — из Днепра, 500000 ведер, Харьков — из ключей, 200000 ведер, Тверь — из Волги, Ярославль — то же, Нижний Новгород — из р. Оки и ключей вместе, Казань — из ключей, Сызрань — то же, Симбирск — из р. Свияги. Самара — из колодцев на берегу Волги, Саратов — из Волги, Царицын — то же, Астрахань — то же, Баку — перегнанной морской водой, Тифлис, Пятигорск, Ессентуки, Феодосия — все четыре из ключей, Херсон — из Днепра, Елисаветград — из ключей, Гродно — из р. Немана, Двинск — из р. Западной Двины, Белосток, Витебск — из-под почвы, Калуга, Смоленск, Царское Село — все три из ключей, Могилев — из Днепра, Варшава — из р. Вислы, Плоцк — то же, Орел — из-под почвы, Рига — из Зап. Двины, Курск — из Сейма, Тула, Воронеж — оба из-под почвы, Ростов на Дону и Новочеркасск — оба из ключей, Владимир — из р. Клязьмы, Тамбов — из ключей и реки, Вильно, Кишинев — оба из ключей, Ревель — озерной водой, Псков — речною, Новгород — из р. Волхова, Екатеринодар — из р. Кубани, Екатеринослав — из р. Днепра.
Литература. Кроме устарелых сочинений Дельвига и Штукенберга — В. Е. Тимонов «Материалы к курсу водоснабжения» — в «Сборнике Института Инженеров Путей Сообщения»; И. П. Борзов «Водоснабжение железнодорожных станций» (СПб., 1899); «Труды Водопроводных Съездов» (3 вып., Москва, 1895—1899); Lueger, «Die Wasserversorgung der Städte» (Дармшт., 1890—98); Bechmann, «Distribution d’eau» (Париж); Humber, «Water-supply of cities and towns» (Лонд. 1876). В цитированных сочинениях, а равно в соответственных выпусках «Handbuch der Ingenieurwissenschaften» и «Handbuch der Architectur» можно найти более подробные списки источников по городскому и домовому водоснабжению.