АМЕРИКАНСКОЕ ОБЩЕСТВО ИНЖЕНЕРОВ-СТРОИТЕЛЕЙ

ОСНОВАНО В 1852 ГОДУ

ТРУДЫ

Доклад № 1170

ВОДОСНАБЖЕНИЕ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ ЭЛЬ-ПАСО И ЮГО-ЗАПАД ОТ КАРРИЗОСО ДО САНТА-РОСЫ, НЬЮ-МЕХ. /A/

Автор: Дж. Л. Кэмпбелл, член Амер. о-ва инж.-строит.

С обсуждением доклада гг. Дж. Е. П. Смита, Кеннета Аллена и Дж. Л. Кэмпбелла.

Расположение.— Железная дорога Эль-ПАСО и Юго-Запад проходит по засушливой местности к западу от 100-го меридиана в штатах Нью-Мексико, Техас и Аризона, как показано на карте на рис. 1. Описываемая система водоснабжения обслуживает тот участок этой дороги, который расположен между Карризосо и Санта-Росой, на расстоянии 128 миль.

Осадки.— Среднегодовое количество осадков составляет 9,84 дюйма. 1909 год выдался исключительно сухим, с количеством осадков менее 5 дюймов.

Изначальное водоснабжение.— К востоку и западу от Эль-Пасо на протяжении 270 миль в каждом направлении железная дорога не пересекает никаких водотоков, и водоснабжение осуществлялось из скважин глубиной от 100 до 1100 футов. На участке, обслуживаемом новым водопроводом, эта колодезная вода имеет очень плохое качество, что показано в табл. 1.

После самой тщательной из возможных обработок эта вода оставалась настолько плохой, что вызывала бурное пенообразование, падение давления пара, образование прочной накипи, быстрое разрушение труб котлов, высокий расход угля и воды, чрезвычайные отказы в работе двигателей и ремонты, малый пробег двигателей, низкую массу поездов, чрезмерную сверхурочную работу и дезорганизацию движения поездов.

/А/ Доложено на заседании 4 мая 1910 г.

TABLE 1.

Station. | Incrusting solids, in grains per gallon | Non-incrusting solids, in grains per gallon.
Carrizozo | 31 | 7
Ancho | 14 | 4
Gallinas | 91 | 8
Varney | 180 | 14
Duran | 127 | 55
Tony | 115 | 11
Pastura | 141 | 6
Pintado | 81 | 9
Santa Rosa | 140 | 29

Новое водоснабжение.— Автору было поручено найти, если это возможно, источник хорошей воды, и его усилия увенчались успехом. Чистая вода, используемая в настоящее время, устранила вышеупомянутые неблагоприятные условия, повысила корпоративный дух /esprit de corps/ работников поездных бригад, и в скором времени сокращение эксплуатационных расходов окупит первоначальные затраты на новое водоснабжение.

Этот водоисточник берет начало в Южном рукаве ручья Бонито, который стекает по восточному склону Белой горы. Последняя имеет высоту 12 000 футов и находится в 16 милях к югу от Карризосо (рис. 1). Водосборный бассейн представляет собой гранитную и порфировую формацию, густо покрытую лесом, и поток подпитывается снегом и дождем. Эта комбинация дает превосходную воду, содержащую в среднем 6,05 грана образующих накипь и 0,95 грана не образующих накипь твердых веществ на галлон. Северный рукав ручья содержит соответственно 16,60 и 2,40 грана. Ниже слияния этих рукавов вода содержит 10,48 грана образующих накипь и 1,57 грана не образующих накипь твердых веществ на галлон; а ответвление трубопровода забирает воду из ручья в периоды засушливых лет, когда суточный расход Южного рукава меньше потребления.

Водопроводная станция.— Вода подводится к железной дороге и транспортируется вдоль нее по трубопроводам. Система включает 116 миль деревянных труб, 19 миль железных труб, один запасной резервуар емкостью 422 000 000 галлонов, четыре напорных резервуара емкостью по 2 500 000 галлонов, две насосные установки в двухэкземплярном исполнении и вспомогательное оборудование в виде задвижек, стояков и т. д.

От небольшой бетонной плотины через ручей на отметке 7728 футов трубопровод спускается по узкой долине на восток на 5,5 мили до отметки 6980 футов, где круто поворачивает на север, поднимаясь за 1 милю на плоскогорье на высоте 7215 футов над уровнем моря, по которому продолжается на север на протяжении 5 миль до запасного резервуара, расположенного на северной границе этой возвышенности. В дальнейшем этот резервуар будет именоваться резервуаром Ногал по старому шахтерскому поселку Ногал, лежащему в 1,5 милях к северу и на 600 футов ниже него. От этого резервуара линия резко спускается к равнине Карризосо и пересекает ее в северном направлении до Койоте на 156-й миле дороги на отметке 5810 футов, проходя по пути в 6 милях к востоку от Карризосо, куда отходит ветка трубопровода (высота Карризосо над уровнем моря составляет 5430 футов). В Койоте имеется резервуар емкостью 2 500 000 галлонов, и аналогичный — в Карризосо.

Это описывает самотечный участок линии, который доставляет воду из горного ручья к железной дороге. От резервуара Ногал до железной дороги пропускная способность трубы равна будущим суточным потребностям; от источника водоснабжения до резервуара труба имеет вдвое большую пропускную способность, благодаря чему накапливается избыточная вода. Этот участок имеет длину 32 мили с 6-мильной веткой.

Второй, или насосный участок тянется на восток вдоль железной дороги, поднимаясь от отметки 5810 футов у Койоте до 6750 футов на вершине Корона, которая является водоразделом между Рио-Гранде на западе и рекой Пекос на востоке. В Койоте насосная станция поднимает воду к резервуару Луна и насосам на 171-й миле, а последние поднимают ее к резервуару на вершине Корона на 192,5-й миле. Этот участок имеет длину 36,5 мили.

Третий, или самотечный участок простирается от резервуара на вершине Корона до реки Пекос на 272-й миле, опускаясь с отметки 6750 до 4570 футов на протяжении 80 миль. Трубопровод доходит до Пастуры, в 58,5 милях от Короны, как показано на Плате V.

В местах, где трубопровод проходит мимо водяного бака на железной дороге, 4-дюймовая труба-ответвление подводится к дну бака и поднимается до его верха, где заканчивается автоматическим клапаном. Запорный вентиль устанавливается на ответвлении в месте его соединения с трубопроводом.

На линии имеются регулирующие, предохранительные, обратные, спускные и воздушные клапаны, воздушные колпаки и открытые стояки, слишком многочисленные для детального описания. Они предназначены для поддержания деревянной трубы полной, регулирования потока, предотвращения роста давления и гидроудара, а также для удаления осадка.

Водопроводная труба.— Изучение продольного профиля позволило разработать систему гидравлических уклонов, диаметров труб и открытых стояков, ограничивающих давление до 130 фунтов на кв. дюйм, за исключением 19-мильного участка напорного водовода между Койоте и Корона, где расчетное максимальное давление составляет 310 фунтов.

Проведенные изыскания обосновали предположение о том, что деревянная труба под давлением 130 фунтов обеспечит удовлетворительную службу в течение 25 лет, на каковой основе она окажется дешевле чугуна, в связи с чем и была применена. Чугун считался предпочтительнее стали для давлений, не превышающих 310 фунтов, в силу его большей долговечности.

Деревянная труба.— Изготовленная машинным способом спирально навитая деревянная клепаная труба, собираемая из секций длиной от 8 до 12 футов, наружная поверхность которых покрыта толстым слоем асфальта, была выбрана вместо незащищенной непрерывной клепаной трубы. Диаметры были не настолько велики, чтобы требовать последнюю.

Первые 40 миль деревянных труб были поставлены Компанией деревянных труб Вайкоффа из Элмиры, шт. Н. Й., а Мичиганская трубная компания из Бэй-Сити, шт. Мич., поставила оставшиеся 76 миль.

Труба обмотана плоской стальной лентой сечением от 14 до 18 калибра и шириной от 1 до 2 дюймов. Станок выполняет намотку с любым требуемым шагом и натяжением. На каждом конце спиральная обмотка удваивается на два витка, причем второй ложится поверх первого и создает фрикционное сопротивление, аналогичное двойному штыку веревки вокруг столба. Концы ленты удерживаются шурупами или кованым зажимом, причем последний является лучшим. Он имеет два или три шипа на нижней стороне, которые внедряются в клепку, и два боковых выступа наверху, которые загибаются вниз поверх ленты. Последняя проходит дважды поверх посадочного места на зажиме, причем первый виток удерживает зажим на клепке, в то время как второй удерживается выступами, которые забиваются молотком поверх нее. Затем конец ленты отгибается назад поверх зажима и удерживается скобой.

Клепки имеют двойной шпунт и паз и толщину от 1-3/8 до 2 дюймов. Меньшей толщины достаточно. Наружная грань клепок должна быть выточена концентрично оси трубы и образовывать окружность, чтобы лента имела идеальный контакт с деревом.

Стыки формируются путем вытачивания раструба на одном конце трубы и шипа на другом, либо оба конца вытачиваются до получения правильной наружной окружности и насаживаются на деревянную или стальную муфту. В данной работе использовались раструб и шип.

В завершение каждый отрезок трубы покрывается столь большим количеством горячего асфальта, сколько он может удержать.

Стальные ленты.— Технические условия требовали ленты из мягкой стали прочностью 60 000 фунтов с вдвое меньшим пределом текучести. Шаг намотки назначался таким образом, чтобы ограничить натяжение величиной 15 000 фунтов на кв. дюйм. При наличии сильного гидроудара обычное рабочее напряжение должно быть существенно меньше последнего, иначе спиральные ленты растянутся настолько, что вода начнет брызгать между клепками. Было установлено, что это справедливо для 4500 футов 12-й дюймовой трубы, соединяющей резервуар Карризосо с водяной колонкой в расположенном там круглом депо. При испытаниях на насосных станциях на заводах в разное время предпринимались попытки разорвать трубу, но они никогда не увенчивались успехом. Прежде чем предел текучести оказывался превышенным, вода вытекала между клепками так же быстро, как насос нагнетал ее внутрь. На следующий день труба, испытанная таким образом, выдерживала рассчитанное на нее давление без протечек. За исключением дефектов ленты, труба такого рода не разорвется при той эксплуатации, для которой она должным образом спроектирована. Это справедливо без исключения для 100 000 отрезков труб, находящихся в данной эксплуатации.

Некоторое беспокойство доставил ряд заклепочных сращиваний ленты. Такое сращивание встречается на каждую бобину использованной ленты. В каждом случае, когда одно из таких сращиваний расходилось, разрыв был результатом дефектного заклепывания, позволявшего заклепкам выдергиваться. Ни в одном случае не было обнаружено срезанной заклепки, и даже одна хорошая заклепка представляется достаточной для предотвращения разрыва. Объяснение кроется в высоком фрикционном сопротивлении между лентой и трубой, которое распределяет слабость плохого сращивания на несколько соседних витков ленты вокруг трубы. Лента ослабляет натяжение всего на несколько витков по обе стороны от разошедшегося стыка, как правило, не более чем на три. Ни в одном случае трубы из траншеи не извлекались, а ремонт выполнялся без прерывания потока воды.

Желательно заменить заклепывание этих сращиваний сваркой. С круглой лентой такой проблемы не возникает, поскольку обмотанный стык последней обеспечивает практически 100%-й коэффициент полезного действия.

Плоская лента была выбрана для этой работы потому, что она более эффективно утапливается и защищается асфальтом и не раздавливает мягкие деревянные клепки при высоком давлении. Долговечность как плоской, так и круглой стальной ленты зависит в первую очередь от эффективной защиты от контакта с коррозионными элементами. Для такого рода службы следует использовать сварочное железо, и по той же причине — для многих других целей. Инженеры и потребители должны объединить усилия в рамках какого-либо комплексного и эффективного плана по возрождению былого производства высококачественного сварочного железа.

Деревянные клепки.— Клепки этой трубы выполнены из мичиганской и канадской белой сосны. Эту сосну в настоящее время нельзя получить чистой или большой длины в больших количествах; в остальном она не имеет себе равных. Пихта Дугласа и желтая сосна, будучи более грубой и твердой древесиной, обладают преимуществами в виде чистого пиломатериала и большой длины. Кипарис не столь распространен, а секвойя дорога. Заводские испытания не позволили окончательно определить минимально необходимую степень сушки, и дефицит времени вынудил согласиться на использование некоторого количества довольно сырой древесины. Эксплуатационные испытания не показывают наличия какой-либо аномальной утечки из труб, изготовленных из такого пиломатериала, и в настоящее время его невозможно отличить в траншее по таким испытаниям. Тем не менее, несомненно, следует требовать тщательной атмосферной сушки.

Высверленная труба.— Вследствие своего малого диаметра часть 3,5-дюймовой трубы была высверлена из бревна. Это было ошибкой, поскольку высверленная труба имеет шероховатую внутреннюю поверхность и уменьшенную пропускную способность. Осмотр и отбраковка затруднительны и неудовлетворительны, а несовершенства, легко заметные в клепке, часто ускользают от обнаружения в высверленной трубе.

Стыки труб.— Раструб и шип этой трубы представляют собой полностью деревянный стык глубиной 4 дюйма. Железная муфта образует лучший и более прочный стык. Она компенсирует любое отсутствие предварительного натяжения ленты над раструбом деревянного стыка и обеспечивает полное преимущество набухания древесины. Серый чугун лучше стали: он жестче, а его гранулированная поверхность нарушает гладкость поверхности древесины, набухающей при соприкосновении с ней. Одним из возражений против чугунной муфты является ее стоимость, но она добавляет 4 дюйма к эффективной длине каждой секции трубы по сравнению с деревянными стыками. На Тихоокеанском побережье с успехом применяется муфта из деревянных клепок с обручами.

Покрытие.— Для защиты ленты от коррозии, а древесины от внешнего гниения труба тщательно обертывается очищенным асфальтом с точкой размягчения, адаптированной к преобладающей температуре во время транспортировки и укладки. Одна марка может использоваться в широком диапазоне температур. Это покрытие успешно выдержало перевозку на расстояние 2000 миль. Каждый отрезок тщательно осматривался вдоль траншеи, и любые повреждения покрытия тщательно прокрашивались горячим асфальтом. Достаточное количество последнего поступило в бочках с трубами с завода.

Первые 37 миль этой трубы находятся в эксплуатации в течение двух лет. Недавние осмотры показывают, что покрытие находится в отличном состоянии, а находящаяся под ним сталь блестит и чиста. В некоторых случаях, когда первоначальное давление и протечки между клепками сухой трубы были велики, выходящие воздух и вода подняли покрытие в виде пузырей. В некоторых точках, где это вздутие было достаточно сильным, чтобы разорвать асфальт, а грунт сильно насыщен щелочью, началась некоторая коррозия.

Целостность и непроницаемость этого асфальтового покрытия имеют столь же жизненно важное значение, как и постоянное насыщение влагой. Это покрытие защищает всю трубу от внешнего контакта с разрушительными агентами. При столь эффективной внешней защите постоянное наполнение трубы водой не является столь непреложным требованием. В отношении внешней защиты древесины эта покрытая труба имеет значительное преимущество перед непрерывной клепаной трубой.

Каждый отрезок трубы направляется непосредственно от намоточного станка к асфальтовым вальцам, затем к примыкающему столу для опилок, снова к вальцам, затем опять к столу и после этого к сухим отделочным вальцам на противоположном конце стола. Таким образом, покрытие состоит из двух слоев асфальту и двух слоев опилок. Когда труба покидает отделочные вальцы, покрытие является твердым, гладким и имеет толщину около 1 3/16 дюйма. Это описывает нанесение покрытия в Бэй-Сити, шт. Мич.

В Элмире, шт. Н. Й., работа завершалась лишь одним нанесением асфальту и опилок без прохода через сухие отделочные вальцы, однако лента пропускалась через ванну с горячим асфальтом в процессе намотки, благодаря чему покрывалась и ее нижняя сторона. Такая предварительная обработка ленты на трубе Вайкоффа необходима потому, что наружная поверхность клепки не отфугована и не выточена до окружности. Наружная поверхность трубы образует многоугольник, и лента имеет идеальный контакт только по углам. Теория в отношении мичиганской трубы заключается в том, что идеальный контакт ленты и древесины по правильной внешней окружности исключает доступ воздуха к нижней поверхности металла и предотвращает коррозию. Практика, судя по всему, подтверждает эту теорию.

Чугунные трубы.— Начиная от первой насосной станции в Койоте на 156-й миле и доходя до 166-й мили, а также снова начиная от насосов Луна на 171-й миле и простираясь до 179-й мили, минимальное давление на этих участках напорного водовода превышает 130 фунтов на кв. дюйм, допускаемые для деревянных труб, а конечные расчетные максимальные давления достигают 310 фунтов.

Выбор железных труб для этих давлений производился, во-первых, между стальными и чугунными; и во-вторых, между свинцовым стыком стандартной раструбной трубы и механически обработанным железным стыком труб с универсальным соединением. Кроме того, выбор осуществлялся между свинцом и лейдитом для раструбной трубы.

Серый чугун был выбран из-за уверенности в его долговечности, а раструбная труба была выбрана на основе сравнительной стоимости проложенного трубопровода. Стандартный свинцовый стык был выбран по результатам испытаний. Этот чугунный напорный водовод имеет диаметр 12 дюймов на всем протяжении.

Масса труб.— Производители стандартных раструбных труб настаивали на обычной большой массе, выбираемой для городского водоснабжения и рассчитанной на сильный гидроудар. Для разделения массы труб применялись три давления, а именно: 217, 260 и 304 фунта, для которых изготовители стандартных труб указали толщину стенки 0,82, 0,89 и 0,97 дюйма. Если исключить гидроудар и принять рабочее напряжение 2400 фунтов, толщина уменьшается до 0,54, 0,65 и 0,76 дюйма. Чтобы привести последнюю в соответствие с техническими условиями Ассоциации водопроводных сооружений Новой Англии, трубы были отлиты с толщиной 0,57, 0,65 и 0,77 дюйма. Снижение стоимости составляет 52 811 долларов.

Благодаря предусмотренным воздушным демпферам, описываемым ниже, ожидания автора об отсутствии гидроудара на напорном водоводе полностью оправдались.

Трубы были изготовлены и проверены в соответствии с вышеупомянутыми техническими условиями.

Стыки труб.— Существовали сомнения относительно надежности свинцового стыка при давлении 300 фунтов. Автор распорядился уложить отрезок 12-дюймовой трубы со стандартными стыками, содержащими 22 фунта свинца, и испытать его давлением 500 фунтов без каких-либо признаков разрушения или утечки. Стыки были зачеканены на 3/16 дюйма ниже торца раструба. Из 8700 стыков, выполненных таким образом в полевых условиях, ни один не был выбит и не дал течи. Несколько стыков слегка отпотевали сверху, и они были окончательно уплотнены дополнительной чеканкой. Текущее максимальное давление составляет 278 фунтов. Эти стыки представляют собой стандартные стыки, предписанные Ассоциацией водопроводных сооружений Новой Англии. Следует иметь в виду, что на этой линии нет гидроудара. В 8700 стыках было израсходовано 198 000 фунтов свинца и 3200 фунтов пакли, то есть 22,76 и 0,37 фунта на один стык.

Лейдит испытывался в конкурентной борьбе со свинцом, но он дал течь при давлении 100 фунтов и разрушился при поддержании давления в 300 фунтов. Он представляет собой хрупкий материал и не поддается успешной чеканке. Его основным ингредиентом, по-видимому, является сера. Разрушение происходило путем медленного выдавливания из стыков. Он плавится и заливается, но не чеканится. Он обладает привлекательными свойствами для низких давлений и для линий, не подверженных смещениям или сильным толчкам.

Воздушные демпферы.— Для предотвращения гидроудара на напорном водоводе все насосы снабжены крупными воздушными колпаками. Кроме того, в качестве специального устройства для поглощения толчков при перекачке под высоким давлением по трубе длиной 21 милю, на напорном водоводе за пределами насосной станции установлен крупный воздушный колпак в виде закрытого стального цилиндра диаметром 5 футов и длиной 15 футов. Этот цилиндр установлен горизонтально в бетонных хомутах непосредственно над находящимся под ним трубопроводом, с которым он соединен 12-дюймовым тройником, в котором установлена 12-дюймовая задвижка. Цилиндр снабжен водомерным стеклом, кранами и т. д. Он был спроектирован на рабочее давление 300 фунтов и на каждой насосной станции доказал свою полную герметичность по воздуху и воде. Как показывают чувствительные манометры на напорном водоводе сразу за этими крупными воздушными колпаками, последние поглощают весь гидроудар, который проникает за воздушный колпак на насосах.

Воздушные насосы.— Каждая насосная установка снабжена четырьмя автоматическими устройствами подкачки воздуха, соединенными со всеми воздушными колпаками насосов и с воздушным колпаком на напорном водоводе. Они относятся к типу Нордберга и доказали свою высокую эффективность. Они эксплуатируются лишь часть времени; в противном случае они накапливают слишком много воздуха в колпаках.

Воздушные клапаны.— На всей линии имеется 144 автоматических воздушных клапана производства компании «Юнайтед Стейтс Метал Мэньюфэкчуринг Компани» из Бервика, шт. Пенсильвания. Они работают удовлетворительно.

Запорные вентили.— В дополнение к обычным запорным и обратным вентилям у резервуаров и насосных станций, запорные вентили установлены в необходимых точках и на нужных отметках линии для регулирования потока воды и поддержания трубы полной, вплоть до возможности полного закрытия всех таких вентилей и удержания линии заполненной без расхода воды. Это делается в расчете на деревянную трубу. Поскольку перепады высот на самотечных участках линии очень велики, и так как любой отдельный вентиль может непреднамеренно оказаться плотно закрытым в то время, когда другие вентили выше по течению будут открыты, разрыв трубы при таких условиях предотвращается либо предохранительным клапаном, присоединенным к запорному вентилю и непосредственно над ним, либо открытым стояком, возвышающимся на какой-либо подходящей отметке местности между вентилями. Это более наглядно показано на продольном профиле, Плате V, линии земли и гидравлических уклонов трубопровода. Осмотр этого профиля покажет, что эти регулирующие вентили расположены таким образом, что при их закрытии давление на них не поднимается выше максимального давления на вышележащем участке, обусловленного гидравлическим уклоном линии при транспортировке ее полной пропускной способности.

Предохранительные клапаны.— Для предотвращения разрыва трубы или повреждения насосов в случае засорения напорных водоводов на магистрали сразу за уже описанным крупным воздушным колпаком устанавливается 6-дюймовый пружинный предохранительный клапан. Эти клапаны настроены на срабатывание при максимальном рабочем давлении насосов во время перекачки штатного объема воды, и от них проложены трубы к соседнему резервуару, так что потерь воды через них не происходит.

Обратные клапаны.— Обратные клапаны устанавливаются в напорном водоводе для предотвращения обратного тока воды. Один из них находится вблизи насосов, а второй — на верхнем конце снаружи резервуара, в который разгружается водовод.

Спускные клапаны.— Эти клапаны расположены во всех значительных долинах или понижениях рельефа.

Стояки.— Между запорными вентилями в определенных точках, где максимальный гидравлический уклон находится не более чем на 60 футов выше поверхности земли, возвышаются открытые стояки. Если линия уклона расположена слишком высоко, используются предохранительные клапаны, как указано. Кроме того, в двух точках, где крутой уклон заканчивается вблизи поверхности земли и сменяется более пологим уклоном, возвышаются стояки.

Эти стояки представляют собой 6-дюймовые железные трубы, установленные в специальной отливке в составе трубопровода и заключенные в бетонное основание. Они, разумеется, открыты сверху и имеют высоту от 15 до 60 футов в зависимости от отметки гидравлического уклона. Они обеспечили некоторый контроль положения этого уклона во время измерений скорости потока, описываемых далее. Их расположение показано на продольном профиле, Плате V.

Резервуар Ногал.— Резервуар Ногал является аккумулирующим элементом системы и расположен на северной границе плоскогорья, на 1700 футов выше железной дороги, на равнине Карризосо, на расстоянии 15 миль. Он находится в 11,5 милях от начала трубы на ручье Бонито.

Этот резервуар представляет собой естественный котлован или чашу шириной 0,5 мили по верху, 0,25 мили по дну и глубиной 36 футов. Горизонтальная линия длиной 1500 футов, проведенная от его дна, выходит на проектную отметку на северном склоне плоскогорья. По этой горизонтальной линии была сделана открытая выемка и уложена отводящая труба. Затем выемка была перекрыта плотиной.

Питающий трубопровод из ручья Бонито подает воду в чашу через верх ее южной кромки, причем вода при выходе из трубы течет через стандартный водослив без концевых сжатий в каменный желоб. Обводной трубопровод с подходящими вентилями проходит по западной стороне чаши и соединяется с отводящей трубой.

Этот сравнительно небольшой объем работ позволил оборудовать превосходный естественный резервуар емкостью 422 000 000 галлонов, которая может быть увеличена до 1 000 000 000 галлонов путем возведения дамб через понижения в кромке.

Напорные резервуары.— В Койоте искусственный напорный резервуар размером 100 на 200 футов по дну, с откосами 1,5 к 1 и общей глубиной 15 футов служит уравнителем потока к насосам в этой точке и от них. Насосная станция построена вдоль этого резервуара. Подающий трубопровод от резервуара Ногал идет непосредственно к насосам, но имеет ответвление-тройник длиной 50 футов в резервуар Койоте. Это ответвление проходит через камеру вентилей между насосной станцией и резервуаром. В этой камере имеются регулирующие вентили и автоматический перелив. Этот перелив предусмотрен на случай непредвиденных обстоятельств при полном резервуаре и простаивающих насосах. Если трубопровод доставляет воду быстрее, чем насосы подают ее дальше, излишки попадают в резервуар. Это устройство действует автоматически и управляет процессом. Аналогичное устройство имеется на насосной станции Луна, а также на напорном резервуаре Карризосо и на регулирующем резервуаре на вершине Корона.

Каждый из четырех напорных резервуаров имеет одинаковый размер и облицован слоем бетона состава 1:2:4 толщиной 4 дюйма. В Луна и Корона бетон армирован круглыми стержнями диаметром 3/8 дюйма, расположенными с шагом 12 дюймов от центра до центра в обоих направлениях. Такое армирование следовало использовать во всех работах.

Насосные станции.— Насосы в Койоте и Луна представляют собой спаренные насосы Нордберга с перекрестным компаундом, конденсацией, кривошипом и маховиком, с плунжерами диаметром 6 дюймов, движущимися со скоростью 600 футов в мин. при полной номинальной скорости и рассчитанными на работу при давлении 300 фунтов на кв. дюйм. Они имеют гарантированный коэффициент полезного действия 135 000 000 фут-фунтов на 1000 фунтов пара при давлении 150 фунтов и перегреве 75 градусов.

The boilers are 125-h.p., Sterling, water-tube, with Foster superheaters, and 33-in. stacks, 100 ft. high.

Каждая станция представляет собой полностью дублированные насосные и котельные агрегаты, причем одновременно работает только один комплект.

Здание насосной станции представляет собой прочное капитальное сооружение из бетона, кирпича и стали размером 50 на 80 футов в плане, с противопожарной стеной и двумя стальными дверями, разделяющими площадь пола на машинное отделение размером 50 на 50 футов и котельную размером 50 на 30 футов. Бетонный угольный бункер примыкает к наружной двери котельной. Уголь доставляется в бункер непосредственно из вагона.

Станция освещается небольшим, но очень совершенным агрегатом из двигателя и динамо-машины на общем основании, работающим на паре от котлов Стерлинга.

Обе станции абсолютно во всем одинаковы.

Утечка из резервуара.— Чаша резервуара Ногал покрыта слоем хорошей глины толщиной от 2 до 5 футов, за исключением мест, где она пробита дамбой или размыта до подстилающего песчаника несколькими оврагами. Эти проколы или размывы были покрыты или засыпаны глиной глубиной от 1 до 4 футов. В течение первого сезона утечка выше 6-футовой горизонтали составляла 2 дюйма в сутки.

По мере падения уровня воды из-за утечки, испарения и водопотребления по линии берега прогонялось стадо в 300–400 голов крупного рогатого скота. Это уменьшило утечку до 3/8 дюйма ниже 8 футов и до нуля ниже 6 футов выше точки сброса. Поскольку ватерлиния поднимается выше с каждым сезоном, глинокопление будет продолжаться до самого верха. Утечка на высоте 12 футов выше точки сброса, или 17 футов выше дна, по-прежнему составляет примерно 1 дюйм в сутки. Общий объем глинокопления на сегодняшний день, охватывающий два сезона, эквивалентен 11 150 суткам работы одной коровы и покрывает площадь 1 500 000 кв. футов.

Глина уплотнилась чрезвычайно плотно, причем следы от копыт глубиной не более 1/4 дюйма оставались отчетливыми под водой вдоль береговой линии в течение одного года. Судя по всему, резервуар в конечном итоге станет водонепроницаемым на всех отметках.

Грунт, в котором построены четыре напорных резервуара на железной дороге, оказался едва ли не худшим для таких работ. В своем естественном состоянии в прерии после завершения земляных работ под резервуар он пропускал воду со скоростью 3 фута в сутки. Трамбовка и глинокопление все же оставляли фильтрацию 12 дюймов в сутки с тенденцией к увеличению. Через бетон фильтровалось достаточное количество воды, чтобы вызвать осадку и трещины. В конце концов бетон был гидроизолирован двумя слоями мыла, двумя слоями квасцов и одним слоем асфальта. Это сделало все резервуары водонепроницаемыми. Элатерит, асфальтовая краска производства «Элатерит Пэйнт энд Мэньюфэкчуринг Компани» из Де-Мойна, шт. Айова, с успехом применялся на резервуаре Луна. Эта краска наносится в холодном виде, и предварительные испытания показали ее высокую эффективность.

Анализ грунта следующий:

Потери при прокаливании 3,35; Кремнезем 56,36; Оксид железа 2,93; Оксид алюминия 8,97; Оксид кальция 15,95; Оксид магния 0,98; Оксиды натрия и калия 0,47; Угольная кислота 11,35; Серная кислота 0,11; Хлор 0,04; Марганец — Следы. Итого: 100,51. Нерастворимый остаток: 64,50 процента.

Утечка в трубопроводе.— Из железной трубы утечка не поддается измерению. По результатам тщательного осмотра и измерений в конце двух лет утечка из деревянной трубы между Койоте и ручьем Бонито из труб диаметром 11 и 12 дюймов оказалась следующей:

On 8.6 miles, 11-in. pipe, 146,600 gal. per day = 17,046 gal. per mile.
" 4     "    12  "    "    14,829  "    "   "  =  3,702  "    "    "

Труба диаметром 7,5 дюйма на этом участке дает, по-видимому, меньшую утечку, чем 12-дюймовая труба. Ее осмотр и измерения должны быть выполнены в скором времени.

Заметной утечки из 10- и 16-дюймовых труб между ручьем Бонито и резервуаром Ногал не наблюдается, что установлено описываемыми ниже измерениями скорости потока и объемными измерениями. Наибольшая возможная погрешность в измерениях скорости не превысила бы 0,5 процента. Если бы такая погрешность существовала и была полностью отнесена на счет утечки, она составила бы всего 17 204 галлона в сутки, или 1582 галлона на милю, из суточной подачи 3 784 000 галлонов; однако измеренный расход трубы, определенный по скорости течения, составил 5,84 куб. фута в сек., в то время как средний максимальный объем этой воды через водослив на конце трубы фиксируется водосливом как 5,88 куб. фута в сек.

От Койоте на восток вдоль железной дороги деревянная труба на редкость герметична. Интенсивность утечки из нее, определенная по 600 равномерно распределенным наблюдениям, составила следующие величины:

Труба диаметром 11 дюймов = 120 галл. на милю в сутки.\nТрубы диаметром 8-1/2 и 7-1/2 дюймов = 268 галл. на милю в сутки.

The maximum rate on 1 mile was 1,613 gal. The minimum found was zero.

Наблюдения проводились путем вскрытия стыка и измерения утечки из него в течение 10 мин. Использовался градуированный стакан с делениями до драхм. Интенсивность утечки варьировалась от 5 капель до 45 унций за 10 мин. Среди вскрытых стыков утечка была обнаружена в 57%. Примечательно, что при значительной утечке из 11- и 12-дюймовой трубы между Койоте и Бонито протекал лишь каждый восьмой стык. Это указывает на физический дефект в таких стыках. Наибольшая утечка, обнаруженная на одном стыке, составляла 17 280 галл. в сутки. Утечку между клепками или сквозь них измерить невозможно, так как она идет недостаточно быстро для образования капель, если в древесине нет какого-либо дефекта.

Упомянутая выше незначительная утечка в 120 галл. происходит из 11-дюймовой трубы на напорном водоводе между Койоте и Короной. Текущее максимальное рабочее давление в нем составляет 100 фунтов на кв. дюйм. Все приведенные выше показатели включают видимую и невидимую утечку, причем последняя представляет собой утечку, не проявляющуюся на поверхности. Видимая утечка составляет лишь малую часть от общей.

Устранение утечек.—Как правило, любой обычный дефект легко устраняется с помощью сосновых клиньев. Иногда ослабленный стык требует установки индивидуальных хомутов, стягиваемых болтами вокруг него. Отруби или опилки эффективны для устранения небольших утечек, до которых нельзя добраться с помощью клиньев. Положительный эффект последних может быть сведен на нет быстрым опорожнением трубы. Если вода вытягивается быстрее, чем воздух может поступать через воздушные клапаны, на длинных уклонах образуются сильные вакуумы, и воздух проникает внутрь через стыки и между клепками. В результате труба впоследствии часто сильно протекает в течение некоторого времени после повторного заполнения, хотя до этого она могла быть герметичной.

Полная труба и стабильное давление крайне желательны. Это, несомненно, до некоторой степени объясняет исключительную герметичность деревянной трубы в напорном водоводе.

Линии уклона.—Гидравлические линии уклона, показанные на Плате V, были проложены так, чтобы наилучшим образом соответствовать контрольным отметкам высот. Различные диаметры труб определялись по общей формуле Дарси с C = 0,00033 для деревянных и C = 0,00066 для железных труб, с проверкой по формуле Куттера при n = 0,01 для деревянных и n = 0,012 для железных труб. Эти коэффициенты были приняты как консервативные и безопасные, какими они на практике и оказались. Требовалось, чтобы линия пропускала не менее 5 куб. фут/с до Ногала и вдвое меньше на участке за ним.

Скорости.—Трубопровод от ручья Бонито до резервуара Ногал предоставляет отличные условия для измерения скорости и пропускной способности, поскольку от него не отходят распределительные сети. Начиная от ручья, он состоит из 12 700 футов 10-дюймовой деревянной трубы с гидравлическим уклоном 0,03338, за которой следуют 48 000 футов 16-дюймовой деревянной трубы с гидравлическим уклоном 0,0030625, и заканчивается на южной кромке резервуара Ногал. В месте соединения двух труб и уклонов имеется открытый стояк.

Когда этот участок линии прокладывали, последний вагон с 16-дюймовой трубой прибыл с опозданием, и, поскольку воду нужно было подать в резервуар как можно скорее, 500 футов 10-дюймовой трубы были уложены в нижней части 16-дюймового трубопровода возле резервуара, как показано на рис. 2, на котором представлены гидравлические уклоны и диаметры труб этого участка линии.

Когда выполнялись первые два измерения скорости от 10 и 31 марта 1908 года, описанные ниже (после ввода линии в эксплуатацию 20 февраля 1908 года), 500 футов 10-дюймовой трубы все еще находились в 16-дюймовом трубопроводе, а гидравлический уклон определялся сплошной линией ABCDE на рис. 2.

Когда выполнялось третье измерение от 12 мая 1909 года, также описанное ниже, 10-дюймовая труба была заменена на 16-дюймовую, а гидравлический уклон определялся сплошной линией ABE.

Пунктирная линия AFE представляет собой приблизительное теоретическое положение, которое должен был занять уклон ABCDE при удалении 500 футов 10-дюймовой трубы из 16-дюймового трубопровода. Напротив, он принял положение линии уклона ABE.

В период между мартом 1908 года и маем 1909 года вода стала переливаться через край стояка в точке B, когда линия работала под полным давлением, что указывало на увеличение пропускной способности 10-дюймовой трубы, превышающее соответствующее увеличение пропускной способности 16-дюймовой. Трасса 10-дюймового трубопровода как по вертикали, так и по горизонтали более регулярна и однородна, чем 16-дюймового. Последний имеет множество резких кривых и изгибов по вертикали и горизонтали. Он пересекает девять крутых хребтов и ныряет под такое же количество глубоких оврагов. Это привносит постоянный элемент сопротивления трению, который не уменьшается по мере роста гладкости внутренней поверхности деревянной трубы, и, вероятно, объясняет более высокое сопротивление 16-дюймового трубопровода.

Из рис. 2 следует, что если 10-дюймовый трубопровод имел начальный коэффициент шероховатости чуть больше 0,009 и теперь равен ему, то 16-дюймовый трубопровод сначала имел равный коэффициент, а теперь — чуть меньше 0,01.

Линия от ручья Бонито до резервуара Ногал должна была иметь пропускную способность 5 куб. фут/с. Обратившись к профилю, определили, что для гидравлического уклона 33-1/3 фута на 1 000 футов необходима 10-дюймовая труба, а для уклона 3 фута на 1 000 футов требуется 16-дюймовая труба.

Испытание № 1.—10 марта 1908 года порция отрубей была засыпана в верхний конец 10-дюймовой трубы в точке A (рис. 2), и было отмечено время их появления на нижнем конце 16-дюймовой трубы в точке E. Время составило 3 часа 50 мин.

Это дало следующие данные:

Площадь сечения 10-дюйм. трубы = 0,5454 кв. фут\nПлощадь сечения 16-дюйм. трубы = 1,3960 кв. фут\nДлина 10-дюйм. трубы = 13 200 фут\nДлина 16-дюйм. трубы = 47 500 фут\nВремя = 13 800 с

Пусть x — скорость потока в 16-дюймовой трубе в футах в секунду, тогда 2,56x — скорость потока в 10-дюймовой трубе в футах в секунду.

Отсюда:

13,200    47,500
------- + ------- = 13,800
2.56x       x
            x     = 3.805

    and 2.56x     = 9.740

Расход составляет:

Для 16-дюймовой трубы: 1,396 × 3,805 = 5,31 куб. фут/с; а для 10-дюймовой трубы: 0,5454 × 9,74 = 5,31 куб. фут/с.

Возник вопрос о том, движутся ли частицы отрубей в воде с такой же скоростью, с какой течет вода. Также требовалось проверить путем наблюдения относительные скорости в двух трубах, выведенные выше.

Испытание № 2.—Для определения этих параметров 31 марта 1908 года, через двадцать дней после первого, было проведено второе испытание. В этом испытании использовались зеленый анилин, красный перманганат калия и отруби. Наблюдатель располагался в конце 10-дюймового участка в точке B (рис. 2) и, выпуская небольшое количество воды из находившегося там предохранительного клапана, смог отметить время появления красителей и отрубей.

Зеленый краситель был запущен в верхний конец 10-дюймовой трубы в точке A (рис. 2) в 8:30 утра. Он появился в точке B через 22 мин. и в точке E через 3 часа 52 мин.

Красный краситель был запущен в 8:45 утра. Он достиг точки B за 21-1/2 мин., но настолько выцвел, что время его появления в точке E зафиксировать точно не удалось.

Отруби были запущены в 9:00 утра. Они достигли точки B за 22 мин. и появились в точке E через 3 часа 51 мин.

Исходя из средних значений этих показателей, скорости составили:

В 16-дюймовой трубе: 3,792 фута в секунду.\nВ 10-дюймовой трубе: 9,695 фута в секунду.

а расходы составили:

В 10-дюймовой трубе: 5,287 куб. фут/с.\nВ 16-дюймовой трубе: 5,293 куб. фут/с.

Применение уравнения для выравнивания относительных скоростей, как и в первом испытании, дает:

Скорость в 16-дюймовой трубе = 9,705\nСкорость в 10-дюймовой трубе = 3,791\nРасход в 16-дюймовой трубе = 5,292\nРасход в 10-дюймовой трубе = 5,293

Эти последние цифры сошлись бы идеально, если бы не отбрасывание цифр в четвертом десятичном знаке.

Результаты этих двух испытаний, учитывая прошедший между ними 20-дневный интервал, демонстрируют очень высокую степень сходимости и подтверждают тот факт, что отруби являются точным средством измерения.

Испытание № 3.—500 футов 10-дюймовой трубы в 16-дюймовом трубопроводе возле резервуара (рис. 2) были заменены на 16-дюймовую трубу летом 1908 года.

12 мая 1909 года зеленый анилин был запущен в трубу в точке A в 11:00, 11:30 и 12:00. В каждом случае он появлялся в точке E через 3 часа 31 мин. Это время на 20 мин. меньше зафиксированного в испытаниях предыдущего года, что объясняется удалением 10-дюймовой трубы из 16-дюймового трубопровода и возрастающей гладкостью внутренней поверхности трубы.

Относительные скорости и расходы при третьем испытании с использованием номенклатуры первого и корректировкой длин труб в связи с удалением 10-дюймовой трубы возле резервуара составляют:

48,000  +     12,700
------      --------- = 12,660
x             2.56x
                 x    =  4.183

         and 2.56x    = 10.708

а расходы составляют:

Из 10-дюймовой трубы = 5,840 куб. фут/с.\nИз 16-дюймовой трубы = 5,839 куб. фут/с.

Коэффициенты.—12 мая 1909 года 10-дюймовый трубопровод работал при уклоне 0,03338, и при n = 0,009 значение C должно было составлять 131. Фактически оно составило 138, что дало n = 0,00866. 16-дюймовый трубопровод работал при уклоне 0,0030625, и при n = 0,009 значение C должно было составлять 145. Фактически оно составило 141, что дало n = 0,0092.

Обращаясь к расчетному гидравлическому уклону между Койоте и Короной (Плата V), отметим, что коэффициенты 0,01 и 0,012 использовались соответственно для дерева и железа; исходя из этого, максимальное давление в Койоте ожидалось на уровне 304 фунтов, а в Луне — 310 фунтов на кв. дюйм. Фактический максимум в Койоте при работе насосов на полной нормальной скорости составил 270 фунтов, а в Луне — 278 фунтов, что указывает на то, что принятые значения коэффициентов были завышены. Это согласуется с результатами испытаний между Бонито и Ногалом.

Разумеется, шероховатость железной трубы будет увеличиваться, и со временем напор при перекачке приблизится к расчетной величине. Внутренняя поверхность железной трубы в настоящее время имеет гладкое асфальтовое покрытие.

Повреждения труб.—Поломки или повреждения деревянной трубы при транспортировке происходили на концы, причем шипы в наибольшей степени подвергались риску повреждения из-за смещения в вагонах. Ущерб от транспортировки и погрузочно-разгрузочных работ для труб из Элмиры составил 1%, а для труб из Бэй-Сити — вдвое меньше. Из 100 000 уложенных элементов пришлось извлечь из траншеи менее 6 штук.

Железная труба поступала из Чаттануги и подвергалась грубому обращению при транзите. Значительная ее часть перегружалась в пути, и 6% было повреждено при получении. Повреждения в основном представляли собой трещины на раструбном конце. Практически все эти поврежденные трубы были распилены и уложены. Средняя длина отрезанного куска составляла около 16 дюймов от раструбного конца для 533 единиц. Эта обрезанная труба не вызвала никаких проблем в траншее.

По меньшей мере 27 штук треснувших труб ускользнули от внимания полевых инспекторов и попали в траншею. В этих треснувших трубах при давлении 50 фунтов начался прорыв воды, продолжавшийся до достижения полного нормального напора насосов, после чего прорывы внезапно прекратились. Эти трубы выходили из строя с частотой 1 или 2 в день, с перерывами в один день между авариями в некоторых случаях. Поддерживалось круглосуточное дежурство рабочего поезда. Бригада по укладке труб вскоре приобрела необходимые навыки и могла смонтировать новую секцию трубы за время от 4 до 6 часов. Каждая авария обычно приводила к прерыванию работы насосов примерно на 6 часов на том участке, где она происходила. Лучший результат составил 3 часа 50 мин. от остановки до запуска насосов. Эта напряженная жизнь длилась 30 дней. Большинство таких поломок происходило в середине трубы или вблизи нее. Очевидно, полевые инспекторы не ожидали появления трещин в этом месте. Осмотр обычно показывал, что труба была задета раструбом другой трубы вблизи места повреждения.

Все трубы аккуратно извлекались из вагона и укладывались у траншеи вдоль путей за одно движение с помощью погрузочного крана и при таком обращении не ломались.

Сообщалось только о трех поломках, вызванных дефектами металла или литья. Не было обнаружено ни одного разрыва звучной стенки полной толщины.

Рытье траншей.—Глубокие заморозки в этом районе неизвестны. Труба укладывалась так, чтобы ее верх находился примерно в 1 футе ниже поверхности земли. Рытье траншей было простой задачей. Часть работ между Бонито и железной дорогой на равнине Карризосо выполнялась траншеекопателями «Баккай». Все остальные земляные работы производились железнодорожным плугом с последующей доработкой киркой и лопатой либо только с помощью этих двух последних инструментов. Траншеекопатель мог прокладывать 2 000 футов траншеи в день, но в среднем давал около 500. Плуг и 35 человек могли пройти 3 500 футов. Конец грядиля плуга отделялся от ваги с помощью цепи длиной около 6 футов. Таким образом траншея распахивалась до самого дна. Две мула, два человека и скрепер могли выполнять обратную засыпку на протяжении 3 500 футов в день.

Укладка труб.—Между Бонито и железной дорогой одна бригада из десяти человек могла укладывать 4 000 футов 12-дюймовой трубы в день. В среднем этот показатель был намного ниже из-за самых разных причин. В конце работ железнодорожная компания усилила силы подрядчика и уложила последние 10 миль трубы за 7 дней, причем на объекте работало полдюжины отдельных бригад.

Вдоль железной дороги суточный рекорд для деревянной трубы составил 4 000 футов 11-дюймовой, 6 200 футов 7-1/2-дюймовой и 8 345 футов 3-1/2-дюймовой трубы, уложенной бригадой из восьми человек после распределения труб вдоль траншеи. Эти восемь человек, пятеро из которых были американцами, уложили 76 миль труб и стали экспертами. Их работа напоминала часовой механизм.

На 12-дюймовой железной трубе стандартная дневная выработка составляла 96 стыков, или 1152 фута уложенной и зачеканенной трубы. Рекордный показатель составил 1644 фута. Две бригады уложили 101 300 погонных футов за 60 дней. Такая бригада состояла из 1 мастера, 1 инспектора, 8 чеканщиков, 4 конопатчиков, 1 плавильщика, 1 заливщика, 1 подручного и 10 рабочих, подающих трубы в траншею.

Данные о стоимости.—Трубопровод от Бонито до железной дороги строился по подряду. Цена составляла 18 центов за погонный фут уложенной трубы с обратной засыпкой от железной дороги до резервуара Ногал и 28 центов от Ногала до Бонито. Кроме того, выплачивалось 50 центов за тонну на милю за транспортировку труб и дополнительное вознаграждение за установку арматуры. От Койоте на восток вдоль железной дороги работы выполнялись железнодорожной компанией под руководством автора.

Общая стоимость укладки 384 300 футов деревянных труб диаметром от 11 до 3-1/2 дюймов составила 18 156,77 долл., или 4,72 цента за фут, с распределением по статьям расходов:

Рытье траншей — 0,0249 долл.\nУкладка — 0,0113 долл.\nОбратная засыпка — 0,0110 долл.\n-------\nИтого — 0,0472 долл.

Это включает выгрузку из вагонов. Услуги рабочего поезда обошлись в дополнительные 1/3 цента за фут.

Бригада по укладке труб, включая засыпку, состояла из 1 мастера с окладом 100 долл. в месяц, одного помощника мастера с окладом 75 долл. и примерно 30 мексиканцев с оплатой 1 долл. в день. Расценки в бригаде землекопов были такими же. Упряжка для плуга обходилась в 6 долл. в день.

Включая все общехозяйственные расходы, стоимость не превышает 6 центов за погонный фут.

The cost of laying 101,300 ft. of 12-in. cast-iron pipe was $23,826.67, or 23.5 cents per ft., divided as follows:

Рытье траншей — 0,0249 долл.\nУкладка — 0,1180 долл.\nОбратная засыпка — 0,0110 долл.\nСвинец — 0,0790 долл.\nПенька — 0,0014 долл.\n-------\nИтого — 0,2343 долл.

Это включает работу поезда и выгрузку труб, но не учитывает затраты на инструменты. Мастер и инспектор получали 100 долл. в месяц, чеканщики — 3 долл., заливщик — 3 долл., плавильщик — 2,50 долл., 2 трубника — 2 долл. и разнорабочие — 1 долл. в день. Профессиональные чеканщики запрашивали 5 долл. в день. Плотники, кузнецы и котломастера оказались хорошими чеканщиками; их работа отлично держит нагрузку при давлении в системе 275 фунтов.

Стоимость насосных станций в сборе в расчете на одну лошадиную силу составляет:

Насосы — 79,00 долл.\nКотлы — 18,70 долл.\nЗдание — 41,70 долл.\n-------\nИтого — 139,40 долл. за л.с.

Приблизительная стоимость на миллион галлонов емкости хранилища составляет:

Резервуар-хранилище Ногал — 103,00 долл.\nУзел обслуживания Карризосо — 3 040,00 долл.\nКойоте — 2 880,00 долл.\nЛуна — 3 480,00 долл.\nКорона — 2 720,00 долл.

Для покрытия общехозяйственных расходов ко всем приведенным выше затратам следует добавить 3%. Затраты на укладку одного фута трубы включают установку всех фасонных частей, задвижек и стояков. Разница в стоимости укладки 11-дюймовой и 3-1/2-дюймовой деревянной трубы далеко не так велика, как разница в их диаметрах или общем объеме укладки в рекордные дни. Хотя рекорд составляет 4 000 футов и 8 345 футов, 76 миль труб всех диаметров были уложены за общее время, включая все задержки, в 223 дня, что составляет в среднем всего 1723 фута в день. Стоимость 11-дюймовой трубы покрывается 7 центами за фут. Труба укладывалась силами одной бригады по мере ее поступления с завода.

Сокращение диаметра с 7 до 3-1/2 дюймов на 230-й миле (Плата V) обусловлено подачей воды на новую трансконтинентальную низкоуклонную линию дороги «Санта-Фе», которая пересекает Железную дорогу Эль-Пасо и Юго-Запад в Вонне и имеет там подразделение. На примыкающих участках дорога «Санта-Фе» столкнулась с теми же проблемами с местными водами, которые заставили Эль-Пасо и Юго-Запад искать более качественный источник. Вода из Бонито подается и используется на точках, удаленных на 160 миль от места ее зарождения на ручье Бонито.

ОБСУЖДЕНИЕ

ДЖ. Е. П. СМИ», ЧЛЕН-КОРР. АМ. ОБ-ВА СТРОИТ. ИНЖ. (в письме).—Автор оказал большую услугу Западу, продемонстрировав практическую осуществимость транспортировки небольших объемов воды на большие расстояния.

Чтобы в полной мере оценить безводность пустыни, необходимо близко познакомиться с ней. Большая часть года проходит без каких-либо поверхностных водотоков. Как правило, грунтовые воды сосредоточены под весьма ограниченными участками долинных земель. Огромные массы долинных отложений в одних местах имеют дренаж на большую глубину, а в других — настолько уплотнены и цементированы, что водонепроницаемы. Скважины порой бурят на глубину от 1000 до 2000 футов вообще без какого-либо притока воды. Более того, подземные воды пустынь часто бывают чрезвычайно жесткими или щелочными и поэтому непригодны для многих целей.

Обращаясь за водоснабжением к высоким горам, автор затронул принцип широкого применения. Во многих горах Юго-Запада имеются родники и небольшие ручьи с превосходной водой. Часто, как и в рассматриваемом случае, требуется минимальное регулирование стока. Однако эти ручьи поглощаются или исчезают еще до достижения устьев каньонов, и проблема заключалась в том, чтобы доставить воду в удаленные города и горняцкие послки с разумными затратами. В Аризоне сейчас имеется несколько городов с системами напорного водоснабжения, которые обладают потенциальными самотечными источниками превосходного качества. Автор считает, что в конечном итоге самотечные водоводы заменят насосные установки.

В трубопроводе Бонито для самотечных участков использовалась деревянная клепаная труба. В других регионах, где уклон трассы весьма полог, как это бывает на типичной равнине денудации, внимания заслуживают цементные трубы. Они обойдутся не дороже деревянных клепаных, будут долговечнее и, кроме того, обеспечат не большую утечку. Однако их стоимость быстро возрастает при строительстве в расчете на высокое давление.

Интересно использование отрубей для определения скоростей. Результаты хорошо согласуются с данными, полученными при измерениях водосливами. При измерении скорости подземных потоков с помощью солей в растворе обнаруживается, что скорости отдельных струек воды крайне изменчивы, а кварта солевого раствора после прохождения нескольких футов сильно рассеивается. Было бы полезно узнать, до какой степени отруби распределялись за время своего 4-часового путешествия по трубопроводу и в течение скольких минут они выходили в нижней части линии. Что принималось для расчета скорости потока — момент первого появления или среднее время появления?

КЕННЕТ АЛЛЕН, ЧЛЕН АМ. ОБ-ВА СТРОИТ. ИНЖ. (в письме).—Благодаря своей легкости, прочности, гибкости и простоте монтажа деревянная труба имеет очевидные преимущества при использовании в труднодоступных местах и там, где затруднено обращение с материалом; потери при транспортировке практически пренебрежимо малы, она выдерживает значительные неравномерные осадки без образования трещин, а обычные утечки легко устраняются.

Покрытие бандажей имеет столь важное значение, что его следует тщательно проверять с целью устранения дефектов до выполнения обратной засыпки. Автор нашел «Прочное металлическое покрытие» (Durable Metal Coating) отличным консервантом. Бандажи, покрытые этим составом, были зарыты в соляном марше, и через год металл оказался неповрежденным, а покрытие — свежим и эластичным. Однако это покрытие не очень прочно прилипает к гладкой металлической поверхности, поэтому при небрежном обращении участки покрытия могут сойти или оторваться.

Покрытие поверхности трубы не дает никаких преимуществ. Для предотвращения гниения такие трубы должны транспортировать воду под давлением или укладываться в насыщенный грунт, чтобы древесина, из которой они изготовлены, всегда была пропитана влагой, а покрытие древесины может этому препятствовать. Срок службы таких труб в данных условиях неизвестен, но он, очевидно, очень велик. Большое количество деревянных труб было извлечено из траншей в Бостоне, Нью-Йорке, Филадельфии, Балтиморе и других местах, как правило, в абсолютно сохранном состоянии. Обычно они изготавливались из бревен ели, желтой сосны или дуба длиной от 12 до 18 футов, диаметром от 12 до 24 дюймов и с диаметром отверстия от 3 до 6 дюймов. Некоторые 6-дюймовые трубы, извлеченные в Филадельфии, имели внешний диаметр 30 дюймов. Концы обычно обвязывались коваными железными хомутами, а соседние отрезки соединялись железной втулкой, забитой в конец каждого элемента.

Несколько лет назад автор извлек более 2000 футов деревянных труб такого типа, уложенных в насыщенный грунт примерно за столетие до этого. Они были выполнены из бревен южной сосны диаметром около 16 дюймов, длиной 14-1/2 фута и имели диаметр канала 5 дюймов. Стыки выполнялись с помощью конических чугунных втулок длиной 9 дюймов, а подключения к меньшим разводящим трубам осуществлялись с помощью аналогичных, но меньших втулок из литой латуни. Древесина выглядела такой же прочной, как и при первоначальной укладке.

Использование полосового железа для обмотки или бандажирования труб представляется принципиально неверным. Круглое железо обеспечивает необходимую прочность при минимальной площади контакта, подверженной коррозии, и гарантирует более плотное прилегание к древесине.

В 42-дюймовой клепаной трубе, уложенной автором для Водного департамента Атлантик-Сити, шт. Нью-Джерси, использовалась древесина вашингтонской пихты, поскольку кипарис оказалось трудно приобрести в достаточном количестве, а секвойя стоила дороже и была не лучше. В этом его опыт совпал с опытом автора. Рассматривался кедр, но его не удалось достать в требуемой длине или количестве, а сосна Остина (long-leaf pine), которая подошла бы под несколько жесткие спецификации, была труднодоступной. Считается однако, что для подобных конструкций существует сфера применения по крайней мере для длиннохвойной сосны. Вашингтонская пихта оказалась великолепной во всех отношениях и стоила в то время умеренно.

Бандажи изгибались на объекте и после нагрева в печи в течение примерно 3 мин. погружались пачками по пять штук в котел с расплавленным минеральным каучуком при температуре около 400 °F, после чего подвешивались для затвердевания покрытия. Это происходило быстро, так как работы выполнялись зимой. Если бы бандаж навивался по спирали, покрытие пришлось бы наносить в цеху, однако нанесение покрытия на объекте предпочтительнее, поскольку позволяет избежать повреждений защитного слоя при транспортировке.

Преимуществом деревянных труб при транспортировке воды является их низкий коэффициент трения. Результаты, полученные автором (n = 0,00866...0,0092), кажутся очень низкими по сравнению с определениями, выполненными для деревянных клепаных труб. Коэффициент Куттера для последних варьируется от 0,0096 в случае 30-дюймовой трубы в Денвере [B] до значений от 0,012 до 0,015 по определениям гг. Маркса, Уинга и Хоскинса для 72-дюймовой трубы пионерной электростанции в Огдене [C]. Вероятно, 0,011 было бы вполне надежным показателем для использования при проектировании новых объектов.

[B] Transactions, Am. Soc. C.E., Vol. XXXVI, p. 26.

[C] Journal, New England Water Works Assoc., Vol. XXII, p. 279.

ДЖ. Л. КЭМПБЕЛЛ, ЧЛЕН АМ. ОБ-ВА СТРОИТ. ИНЖ. (в письме).—Отвечая на вопрос г-на Смита об измерениях скорости по отрубям, отмечу, что фиксировалось первое появление отрубей и красителей, поскольку полученные таким образом временные интервалы хорошо согласовались между собой и с измерениями на водосливах. Время от первого следа отрубей или краски до их полного исчезновения составляло от 15 до 20 мин. Обильное количество отрубей или ярко выраженный цвет появлялись через 2 мин. после первого обнаружения, тогда как исчезновение или выцветание становилось заметным по истечении периода от 7 до 10 мин. Требовалось 2-1/2 мин., чтобы ввести отруби или красители в водоприемник в головной части линии и дождаться, пока вода станет чистой.

Г-н Аллен упоминает просверленные деревянные трубы, уложенные много лет назад в восточных городах. Опыт автора показывает, что просверленная труба не пропустит столько же воды, сколько труба из строганных клепок, из-за большей внутренней шероховатости первой.

Судя по профилю, 8-1/2-дюймовая труба между Короной и Дюраном имела теоретическую пропускную способность 744 000 галл. в сутки. Недавнее испытание показало, что она подает воду со скоростью 759 000 галл. в сутки.

3-1/2-дюймовая труба между Вонном и Пастурой имела теоретическую пропускную способность 84 000 галл. в сутки. Она подает лишь 65 000 галл. в сутки. На верхнем конце этого участка имеется 5 миль просверленных труб. Замеры давления показывают превышение гидравлического уклона над теоретическим на просверленной трубе, тогда как клепаная труба на нижнем участке транспортирует 65 000 галлонов при более пологом уклоне, чем теоретический.

Опыт эксплуатации этого трубопровода показывает, что n = 0,009 в формуле Куттера близко отражает пропускную способность строганных деревянных клепаных труб диаметром от 8 до 16 дюймов. Автор выступает за использование значения 0,01 как консервативного и экономичного.

При равной подверженности коррозии круглый бандаж, несомненно, лучше, однако плоский бандаж имеет преимущество полного погружения в защитное покрытие для рассматриваемого конкретного типа деревянных труб.

back

back

back

back