Nowy wymiar londyńskiej sieci wodociągowej

Od naszego korespondenta w Wielkiej Brytanii

BRYTYJSKA stolica, Londyn, ma dziś jedną z najnowocześniejszych w świecie sieci wodociągowych. Kosztowała jakieś 375 milionów dolarów i została oddana do użytku na dwa lata przed planowanym terminem. Inne kraje kupują już rozwiązania techniczne zastosowane w realizacji tego przedsięwzięcia.

Dlaczego była konieczna tak wielka inwestycja i co dzięki niej osiągnięto?

Nowe dla starego

Najstarszy londyński wodociąg centralny wybudowano w 1838 roku. Czterdzieści lat później w uboższych dzielnicach miasta ciągle jeszcze noszono wodę w wiadrach, czerpiąc ją z ogólnie dostępnych ujęć ulicznych. Według pewnej pisarki wyglądało to tak: „Ważna chwila nadchodziła, gdy wcześnie rano stróż sprawujący pieczę nad kluczem odkręcał kran, (...) bo kiedy odchodził wraz z kluczem, nie można już było liczyć ani na kropelkę wody — aż do następnego poranku”.

Rozgałęziając tę instalację i doprowadzając wodę do poszczególnych domów, wiktoriańscy inżynierowie dokonali mistrzowskiego dzieła. Trzeba było kopać na różnych głębokościach pod ulicami, kłaść żelazne magistrale wodne i rurociągi. Ale od tego czasu zwiększyło się natężenie ruchu kołowego, wzrósł zarazem nacisk pojazdów i wibracje, ponadto zainstalowano pompy o większym ciśnieniu, by doprowadzić dostateczne ilości wody do odległych miejsc — czasem oddalonych aż o 30 kilometrów. Występują więc częste awarie instalacji. To z kolei powoduje zakłócenia ruchu pojazdów, gdyż dokonywanie napraw wymaga zamykania ulic. Według szacunkowych obliczeń 25 procent wody pobieranej w Wielkiej Brytanii z różnych zbiorników marnuje się wskutek uszkodzeń sieci wodociągowej.

Ponadto w ciągu minionych 150 lat ogromnie wzrosło dzienne zapotrzebowanie londyńczyków na wodę — z 330 milionów litrów do przeszło 2 miliardów litrów. Przyczyniły się do tego pralki, zmywarki, myjnie samochodowe i nawadnianie ogrodów w czasie letniej posuchy. Konieczne stało się więc ulepszenie systemu zaopatrywania metropolii w wodę. Ale co można było zrobić?

Śmiałe rozwiązanie

Zastąpienie wysłużonych rur mocniejszymi przez ułożenie ich na dawnym miejscu pod szlakami komunikacyjnymi nie wchodziło w rachubę. Takie rozwiązanie wymagałoby ogromnych nakładów, ponadto było nie do przyjęcia ze względu na wielkie niedogodności dla londyńczyków, jakie pociągnęłaby za sobą jego realizacja. Toteż dziesięć lat temu powstał projekt o nazwie Pierścieniowy Wodociąg Tamizy. Miał on znacznie poprawić zaopatrzenie Londynu w wodę. Projekt ten przewidywał budowę 80-kilometrowej magistrali wodnej — tunelu szerokości dwóch i pół metra, biegnącego na głębokości średnio 40 metrów pod miastem, o przepustowości wynoszącej przeszło miliard litrów wody dziennie. W pierścieniowym wodociągu tego typu można kontrolować przepływ wody we wszystkich kierunkach i w dowolnym czasie zamykać którąkolwiek jego część celem przeprowadzenia remontu. Woda spływa do tunelu z różnych stacji uzdatniania, a potem jest pompowana do istniejących już zbiorników, z których są zasilane lokalne sieci wodociągowe.

Dlaczego ten najdłuższy w Wielkiej Brytanii tunel trzeba było wykopać aż tak głęboko? Ponieważ podziemia Londynu są podziurawione dwunastoma liniami kolejowymi oraz siecią zwykłych instalacji i urządzeń komunalnych, a tunel musiał oczywiście ominąć wszelkie takie przeszkody. Pod pewnym budynkiem inżynierowie niespodzianie natrafili na głęboko osadzone pale fundamentowe, które przeoczono podczas wstępnych badań, co zahamowało roboty na przeszło dziesięć miesięcy.

Budowę podzielono na etapy. Spodziewano się, że kopanie w londyńskiej glinie nie nastręczy większych trudności, tymczasem już na początku trzeba było na przeszło rok przerwać wykopy w dzielnicy Tooting Bec, na południe od Tamizy. Ekipa budowlana napotkała tam kurzawkę z wodą pod wysokim ciśnieniem, która zatopiła maszynę wiertniczą. Żeby pokonać tę trudność, postanowiono zamrozić grunt przez wlanie do otworów wiertniczych solanki o temperaturze minus 28 stopni Celsjusza. Po wykopaniu drugiego szybu wykuto z lodu zalaną maszynę i wznowiono prace wiertnicze.

Po tej nauczce inżynierowie opracowali nową metodę betonowania tunelu. Przekonano się również, że do robót w tak niestabilnym gruncie potrzebne jest urządzenie innego typu, takie jak kanadyjska maszyna do drążenia tuneli równoważąca parcie gruntu. Zakupiono trzy te maszyny, dzięki czemu tempo przebijania tunelu podwoiło się — miesięcznie posuwano się aż o półtora kilometra.

Skomputeryzowana budowa

Z dachów budynków wykonano metodą tradycyjną pomiary teodolitem, aby wyznaczyć położenie szybów, a rezultaty pomiarów sprawdzono elektronicznie. Początkowo ta metoda była wystarczająca, ale co zrobić, by po rozpoczęciu prac podziemnych tunel przebiegał zgodnie z wytyczoną trasą?

Z pomocą przyszła nowoczesna technika, a mianowicie Globalny System Lokalizacji (GPS). Do wykonywania pomiarów tą metodą potrzebny jest odbiornik satelitarny, który współpracuje ze sztucznym satelitą GPS okrążającym Ziemię. Urządzenie to może porównywać sygnały docierające z kilku satelitów okołoziemskich. Po komputerowym zestawieniu tych danych precyzyjnie określono położenie wszystkich 21 szybów oraz 580 otworów wiertniczych i naniesiono je na mapy sztabowe. Dzięki tym obliczeniom można było drążyć tunel z dużą dokładnością.

Nadzór komputerowy

Niełatwo jest zadowolić sześć milionów użytkowników. Zapotrzebowanie na wodę może się zmieniać nie z kwartału na kwartał, lecz z dnia na dzień. Toteż stałe utrzymywanie odpowiedniego ciśnienia oraz zapewnienie należytej jakości wody wymaga całodobowego nadzoru. Jak uzyskano taką niezbędną koordynację? Zbudowano specjalny system kontroli komputerowej, który kosztował pięć milionów dolarów.

Funkcjonowanie każdej pompy szybowej kontroluje osobny komputer, a koszty redukuje się do minimum, wykorzystując tanią energię elektryczną, pobieraną poza godzinami szczytu. Nad pracą całej sieci czuwają komputery główne, zainstalowane w dzielnicy Hampton w zachodniej części Londynu, do których informacje docierają światłowodami umieszczonymi w kanałach biegnących wzdłuż ścian tunelu. Dane ukazują się na monitorach telewizji użytkowej.

Niektóre badania jakości wody przeprowadza się codziennie, inne cotygodniowo, a jeszcze inne comiesięcznie. „Sprawdzanie jakości wody obejmuje 60 obowiązkowych analiz dokonywanych w celu ustalenia zawartości 120 substancji, między innymi azotanów, pierwiastków śladowych, pestycydów i innych rozpuszczalników” — informuje dziennik The Times. Badania te przeprowadza się obecnie automatycznie, a ich wyniki rejestrują komputery główne, które poddają je analizie i w razie potrzeby odpowiednio reagują. Co pewien czas dokonuje się też organoleptycznej oceny wody.

Z myślą o przyszłości

Ten cud nowoczesnej inżynierii już teraz zaopatruje mieszkańców tak zwanego Wielkiego Londynu, zajmującego obszar 1500 kilometrów kwadratowych, w 583 miliony litrów wody dziennie. Gdy zostanie oddany do użytku w całości, zaspokoi jakieś 50 procent zapotrzebowania, odciążając inne wodociągi.

Ale i to nie wystarczy. Dlatego już dziś powstają plany, by zaraz na początku przyszłego stulecia wydłużyć ten pierścieniowy wodociąg o dalsze 60 kilometrów. Jest to niewątpliwie pomysłowe rozwiązanie trudnego problemu.

[Ilustracja na stronie 15]

Przekrój gruntu pod Londynem ukazuje wodociąg biegnący poniżej innych podziemnych instalacji

Pd

Nowy wodociąg i szyby

Tamiza

Podziemne tunele kolejowe

Pn

[Prawa własności]

Na podstawie zdjęcia: Thames Water

[Ilustracja na stronie 16]

Maszyna do drążenia tunelu wodociągowego

[Prawa własności]

Zdjęcie: Thames Water

[Ilustracja na stronie 17]

Budowa wodociągu

[Prawa własności]

Zdjęcie: Thames Water