Водопровод в селе Хохол

Министерство образования и науки РФ
Муниципальное казенное образовательное учреждение
«Хохольская СОШ»
Информационно – исследовательский проект
на тему:
«Почему течет вода из крана?»


Автор проекта:
ученица 7 «А» класса
Руководитель проекта:
Шувалова Ирина Ивановна
учитель физики МКОУ «Хохольская СОШ»
Воронежская область, Хохольский район, с. Хохол
2014 год
Цели исследования:
- изучить историю водопровода;
- выяснить строение водопровода;
- выявить причины "ржавой воды".
Для достижения этих целей были поставлены следующие задачи:
- изучить литературные источники об истории водопровода;
- практически познакомиться с началами гидростатики и
гидродинамики, способами создания давления жидкостей, с
принципами сообщающихся сосудов и центробежного насоса, а также
системы водоснабжения под давлением.
План.
Реферативная часть.
История водопровода
Современный водопровод
Классификация системы водоснабжения
Устройство водопровода и поршневой жидкостный насос
Виды схем водопровода.
Экспериментальная часть.
Вывод.
История водопровода
С самого начала своего существования человек строил попытки добыть питьевую воду. Вода - неотъемлемый элемент человеческой жизни. И дело тут не в том, что все мы состоим из нее на 80%, а в том, что она нужна нам непосредственно для нашего существования. Недаром древние философы называли воду - веществом, дающим жизнь. Это действительно так. Сегодня человечество достигло такого прогресса, что нам не приходится прилагать никаких усилий, чтобы получить воду. Достаточно просто открыть кран. Или купить воду в бутылке или съездить на близлежащий родник. Вариантов столько, что остается выбрать наиболее подходящий для Вас. Наши предки были в гораздо более затруднительном положении, чтобы добыть обыкновенной воды им приходилось самим придумывать способы ее доставки в свои дома. Археологические исследования показывают, что даже самые древнейшие цивилизации не обходились без систем обеспечения водой. Конечно, эти прообразы современных водопроводов были далеки от совершенства, но они были единственным средством для получения воды. Кроме того, уровень и смелость инженерной мысли авторов первых водопроводов оценивается современными инженерами выше всяких похвал. Своими системами водопроводов обладала почти каждая древняя цивилизация, например, Древняя Греция, Вавилон, Египет и др.
Но самой первой и самой совершенной для того времени была система канализаций античного Рима. Ее уровень и устройство поражают даже по прошествию многих веков. Жители античного Рима использовали для различных нужд около 1000 литров воды в день. К слову, современный житель Рима потребляет в день в три раза меньше воды. Система водопроводов в античном Риме включала в себя: сами водопроводы, очистительные сооружения, системы снабжения фонтанов, водоотводные каналы и многое другое. Их строительство и эксплуатация финансировалась за счет специальных налогов, а также за счет средств, полученных в результате военных действий. Первые водопроводы строили по довольно простой, но в тоже время очень эффективной технологии. Методом отбора находили возвышенное место, на котором находился источник воды. Далее делали некое подобие искусственного водоема, в основании которого находилось несколько труб различного диаметра для различных целей. Самые большие трубы, как правило, вели в дома элиты, трубы среднего размера выводились на основные площади города, а самые маленькие трубы вели в дома обыкновенных жителей Рима. Улицы античного мира были буквально пронизаны подобными системами водопроводов, поэтому следующей ступеней развития систем водопровода стали водопроводы, находящиеся под землей. Подземные водопроводы состояли из труб, сделанных из дерева, глины или других материалов. Водопроводные системы Древнего Рима простирались на многие десятки километров, обеспечивая водой всех его жителей.


По свидетельству литературных источников, на Руси централизованные системы водоснабжения возникли раньше, чем в Европе. Связано это было с необходимостью обеспечения питьевой водой городов и крепостей при ведении боевых действий, во время осады. Проведенные на территории бывшего Советского Союза археологические раскопки обнаружили остатки водопроводов на Кавказе и в Средней Азии, в России и на Украине. Так, на территории Великого Новгорода были найдены остатки канализации с деревянными и гончарными трубами.
История водопровода оставила свой след и в Хохле. В 1968 году под руководством председателя колхоза «Ленинский путь» Кожевникова Андрея Павловича была построена первая водонапорная башня. В 1979 году - водонапорная башня «Сельхозтехника», а в 1987 году – на улице Терешкова.
Современный водопровод
Задавшись целью ответить на вопрос: "Почему течет вода из крана?" нам пришлось сделать экскурсию по трубам до подвала, откуда трубы уходили под землю. Но что же там под землей?

Пришлось обратиться к различным источникам в ходе изучения которых мы узнали следующее.
Системы водоснабжения классифицируются по следующим признакам:
- по виду водоисточника – с использованием поверхностных вод; с использованием подземных вод; смешанные;
- по способу подъема воды – нагнетательный, в которых вода к потребителям подается насосами; самотечные (гравитационные); комбинированные;
- по назначению – технологические, хозяйственно-питьевые, противопожарные, объединенные;
- по видам обслуживаемых объектов – городские, промышленные, сельские;
- по территориальному охвату водопотребителей – местные (локальные), предусматривающие водоснабжение отдельных объектов (предприятия, фермы, группы зданий), централизованные, обепечивающие водой всех потребителей, расположенных в данном городе, поселке, селе;- по характеру использования воды – прямоточные, в которых воду после однократного использования выпускают в канализацию, прямоточные с повторным использованием воды, оборотные, в которых воду после использования для технических целей очищают и охлаждают, затем многократно используют на том же объекте.
На территории села Хохол находится 8 эксплуатационных артезианских скважин (две из них находятся в резерве) мощностью 10 куб.м/час, суммарное водопотребление составляет в среднем 136 куб.м в сутки. А возможность водоснабжения 488 куб.м в сутки. Водоснабжение осуществляется по системе трубопроводов общей протяженностью 23 км.

Рисунок 125, 126. Устройство водопровода и поршневой жидкостный насос.
Схема устройства водопровода показана на рисунке 125. С помощью насоса 2 вода поступает в большой бак с водой, находящийся в водонапорной башне 1. От этой башни вдоль сельских улиц на глубине примерно 2,5 м проложены трубы, от которых в каждый отдельный дом идут специальные ответвления, оканчивающиеся кранами. Эти краны не могут располагаться выше уровня воды в баке водонапорной башни, так как иначе вода до них доходить не будет.
В бак водонапорной башни вода подается насосами. Это, как правило, центробежные насосы с электрическим приводом. Мы здесь рассмотрим принцип действия другого насоса-так называемого поршневого жидкостного насоса, изображенного на рисунке 126. Основными частями этого насоса являются снабженный клапаном 1 поршень и цилиндр с клапаном 2. Когда поршень опускается вниз, вода под ним закрывает клапан 1 и открывает клапан 2. Через этот клапан вода из цилиндра по трубе 3 начинает накачиваться в верхний резервуар с водой (например, в бак водонапорной башни).
При подъеме поршня клапан 2 закрывается, а клапан 1, наоборот, открывается. Через трубу 4 вода поступает в насос и заполняет цилиндр. При последующих опусканиях и поднятиях поршня процесс будет повторяться, и вода, порция за порцией, будет перекачиваться по трубе 3 в верхний резервуар.

В целом схема современного водопровода выглядит примерно так.
На этапе составления схемы определяют то, что вы желаете от водопровода. То есть, где именно и какие сантехнические приборы будут располагаться, какая будет использоваться водоразборная арматура, какие водопроводные трубы будут проложены. Вариантов есть много, но специалисты рекомендуют обратить внимание на трубы из пластика – они, в отличие от металлических труб, не поддаются воздействию щелочей и кислот, и они долговечны.
Ниже будут рассмотрены возможные варианты схем организации водопровода для водоснабжения вашего жилья. Водопроводная сеть предназначается для транспортировки объемов воды к месту потребления от источника. Она, по большому счету, является единственным элементом всей системы водоснабжения. Состоит она из линий магистральных и распределительных.
Линии магистральные предназначаются для транспортировки воды транзитной в пределах определенного объекта водоснабжения.
Линии распределительные прокладывают в требуемых точках при транспортировке воды к потребителю от магистралей. Если схема водопровода такова, что водопроводная сеть питает лишь один дом, то функции распределительных и магистральных линий совмещены в одной нитке.
Схемы водопровода бывают следующих видов: тупиковые, кольцевые, комбинированные.
Тупиковая схема водопровода
Тупиковая схема водопроводной сети состоит из линии магистральной и ответвлений, отходящих в виде тупиковых участков. Вода в такой тупиковой сети двигается только в одном направлении – к концу ответвления. Хочется отметить, что тупиковая схема является самой короткой по протяженности, однако она также и менее надежная относительно бесперебойности подачи воды. В случае аварии на одном из участков магистрали все те участки, которые располагаются за ним, обеспечены водоснабжением не будут.
Кольцевая схема водопровода
Кольцевая схема водопровода не содержит тупиковых участков, все ее ответвления между собой соединены и замкнуты.
Комбинированная схема водопровода
Схема водопровода комбинированная состоит из тупиковых и закольцованных линий.
Кольцевые и комбинированные схемы водопроводных сетей являются более надежными в эксплуатации. Вода в закольцованной сети постоянно циркулирует, не застаивается. При появлении аварийного участка, его выключают. При этом подача воды другим потребителям не прекращается.
При планировании трассы водопроводных сетей, ее увязывают с горизонтальной и вертикальной планировкой местности, учитывают расположение других инженерных сетей. На проездках водопроводные сети, как правило, укладывают прямолинейно, а также параллельно линиям застройки и строго по трассе.
Все пересечения трубопроводов надо выполнять к оси проездов и друг к другу под прямым углом. При составлении схемы водопровода необходимо учитывать, что расположение водопроводных линий относительно других подземных коммуникаций должно обеспечивать возможность монтажа сетей, а также не допускать подмыва фундамента зданий в случае повреждения целостности водопровода.
В плане расстояние от водопроводных сетей до зданий и сооружений, расположенных параллельно им, надо определять в соответствии с конструкцией фундаментов сооружений, глубины их заложения, характеристики и диаметра сетей, напора воды в сетях и т.п.
Проблемы "ржавой воды"
У нас в селе из всех проблем с водоснабжением, людей больше всего беспокоит "ржавая вода". Многие уже купили дополнительные фильтры, но все равно в чайниках появляется ржавая накипь. Так откуда же она берется?
Как показывают наши исследования ржавая или железистая вода образуется, когда вода проходит сквозь железосодержащие камни в земле. Иногда ее появление вызывает вода, стоявшая в железных трубах, но обычно это временное явление. Во многих случаях виновато водное оборудование, которое не менялось длительное время.
В связи с объектом «Реконструкция водопроводных сетей в селе Хохол Хохольского района Воронежской области (1 и 2 очередь)» в целях реализации долгосрочной областной целевой программы «Чистая вода Воронежской области на 2011-2017 годы » в селе в 2013 году были построены 3 Башни Рожновского и поменяли трубопровод протяженностью 9800 метров на улицах Кутузова, Центральной, Ломоносова, Новоселов, Васильева, Горького, Мичурина, Крупской, переулок Волкова. Эти меры помогли некоторым нашим землякам, но для многих проблема пока еще не решена.
Экспериментальная часть.
Эксперимент 1.
Исследование зависимости между скоростью вращения рабочего колеса насоса и объемом перекачиваемой воды.
Вначале предоставляется возможность изучить конструкцию и принцип действия центробежного насоса.
Затем показать, как можно задавать различные скорости вращения колеса насоса (без воды), изменяя напряжение от 4,5 В до 9 В. Можно также продемонстрировать изменение скорости насоса при работе с уже использовавшимися и с новыми батареями. Для большей наглядности установку следует разместить на столе.
Для проведения опыта необходимо закрепить центробежный насос на узкой стороне резервуара с внутренней стороны. Трубку насоса нужно перекинуть через резервуар и прочно закрепить на его бортике (свободным концом внутрь резервуара), согласно рис.5.

Уровень резервуара должен быть достаточным, чтобы перекрыть отверстие на впускной трубе насоса, расположенной перед рабочим колесом.
Проводить опыты с работающим насосом при различных напряжениях (4,5 В с вращением рабочего колеса в обе стороны, и 9 В).
Эксперимент 2
Создание давления (напора) воды без использования водонапорного бака (рис.6)
рис.6
Закрепить стояк с кранами (5) в штативе (1) так, чтобы одна шайба была над, а другая – под плексигласовой панелью. Плотно завернуть гайку штатива. Закрепить запорный кран на верху стояка и повернуть его пробку в горизонтальное положение.
Разместить штатив (1) и стояк (5) так, чтобы краны находились точно над резервуаром (3). Закрепить насос (2) на узкой стенке резервуара (3) с внутренней стороны. Вставить наконечник трубки насоса в стояк снизу.
Наполнить резервуар водой. Подключить провода насоса (2) к батарейному блоку (напряжение 9 В). Открыть и закрыть краны.
Подкрасить воду красителем; для полного объема резервуара (3) достаточно четверти мерной ложки (ложка хранится в крышке тубы с красителем).
Показать, что только при работающем насосе из кранов льется достаточное количество воды. Отключить провода насоса от батарейного блока.
Эксперимент 3
Схема работы системы водоснабжения (рис.7)

Тема работы – исследование процесса создания давления воды при использовании водонапорного бака (водонапорной башни) в качестве резервуара; принцип работы сообщающихся сосудов.
Закрепить стояк (5) и водонапорный бак (6) на штативе (1). Расположить плексигласовые панели стояка и водонапорного бака под прямым углом друг к другу, одну шайбу над, а другую – под панелью. Плотно завернуть гайку штатива.
Закрепить запорный кран на верхнем конце стояка (5) и повернуть его пробку в вертикальное положение.
Разместить штатив (1), стояк (5) и водонапорный бак (6) так, чтобы краны находились точно над резервуаром (3).
Закрепить центробежный насос (2) на узкой стенке резервуара (3) с внутренней стороны. Соединить наконечник трубки насоса и впускную трубу водонапорного бака (6) и закрепить их в этом положении. Вставить наконечник трубки водонапорного бака (6) в стояк (5) снизу.
Наполнить резервуар водой (использовав кувшин).
Подключить провода насоса (2) к батарейному блоку (напряжение 9 В).
При использовании новых батарей скорость заполнения резервуара может превысить скорость воды; в этом случае следует изменить направление вращения рабочего колеса насоса, поменяв полярность в блоке питания или несколько раз отключив и вновь подключив провода. Достаточно сильный напор воды можно получить, если первоначально будет открыт только верхний кран. Нижний кран рекомендуется лишь слегка повернуть.
Подкрасьте воду красителем; для полного объема резервуара (3) достаточно четверти мерной ложки.
Показать, что из кранов льется достаточное количество воды, даже если насос отключен на некоторое время. Отсоединяйте провода насоса от батарейного блока.
Равенство уровней воды в стояке (5) и водяном баке (6) (сообщающиеся сосуды) наиболее наглядно, когда слегка открыт нижний кран, а бак заполняется, или когда насос не работает.
В завершение опыта поднять нижний конец стояка (5) над резервуаром (3); отсоединить разъем и слить воду из стояка и водонапорного бака в резервуар.

Вывод.
Наступил XXI век, и хочется верить, что прошли те времена, когда люди жили во времянках, бараках, носили воду из ближайшего колодца, расположенного где-нибудь метров за 300 от жилья, и мирились с отсутствием удобств. Да и называть водопровод лишь удобством будет неверно. Сегодня это неотъемлемая часть нашей жизни, и большинство людей даже представить себе не могут, как жить без водопровода. Вода нужна везде — и дома, и на даче; она нужна всем - человеку, животным, растениям, машинам... Мы выяснили, что люди пытались построить системы обеспечения водой уже давно и только спустя много лет был изобретен современный водопровод.
Сейчас в основе водоснабжения лежит использование насосных установок, в частности нагнетательного поршневого насоса. Но некоторые проблемы водоснабжения до сих пор остаются нерешенными. Так что, по-нашему мнению, история водопровода еще не закончена.
Литература.
1.Водоснабжение. Николадзе Г.И.-М.:Стройиздат, 1979.
2.Комплект лабораторного оборудования «Давление жидкостей. Схема
Водопровода»
Полезные ресурсы.
www.ecoz.ru/navigation/article/vodoprovodgorod.wyksa.ruhttp://www.physel.ru