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桥梁环形管道系统协助水资源的合理配置

沿着城市主干道布置的桥梁系统在为城市居民提供一个新的居住层和交通层的同时,还可以通过管道系统优化城市的水资源配置。 这个系统可以沿着桥梁收集并将水资源运送到特定位置储存起来。在需要的时候,这些储存起来的水资源可以再通过桥梁管道系统提取、运输和分配,用于灌溉桥梁上和桥梁周边绿化植被。

章节内容:桥梁环形管道系统的作用、架构以及运行方式

在枯水期,城市绿植往往不能及时获得雨水。同时,美茵河大部分时期因水位过低而无法提供所需的水资源。除此之外,传统方式下灌溉水很难精准地被送到植被区,而是像雨水一样在整个城市四散开来并最终汇聚到河流中。

 

为了能在枯水期及时将水精准送到需要被灌溉的植被区域,我们需要建立一个完善的管道系统。利用这个管道系统来收集分散的水资源,将其运输、储存并在需要的时候及时将水合理分配输送到缺水的植被区域。

 

集成在法兰克福桥梁系统中的管道系统集合了水资源的收集、储存和再分配的功能,伴随着桥梁系统延展至整个城市。在运行中需要保障整个管道系统的调配、清洁以及防冻等功能。

法兰克福传统的下水管道系统不支持广泛再利用雨水作为灌溉用水

和绝大多数的城市一样,法兰克福的大部分地面也被不透水的铺装覆盖。雨水不能下渗到土壤,而是通过地表径流进入管道系统。由于法兰克福中心城区使用的是污水-雨水混合排水系统,雨水最终会和污水混合到一起,因而无法再被提取利用作为城市绿化的灌溉用水。大量水资源因此被浪费掉。

法兰克福的下水管道系统建造于19世纪。那个时期人们没有意识到雨水资源的宝贵。当时下水管道系统的主要目标是,尽可能快速的将雨水和污水排除城市,从而避免洪水泛滥和瘟疫的传播。一旦落成,城市下水管道系统很难被改造。后期改建从而分离污水和雨水系统是一项极大的工程。所有的路面都需要被开掘并重新铺设两条平行的污水和雨水管道系统。因此这种分离的下水管道系统如今往往建造在全新新开发的城区中,而在老城区极少被使用。

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法兰克福桥梁系统提供了一个新的解决方案:在保留原有下水管道系统的同时,通过桥梁系统里的管道系统来收集灌溉用水。这个系统可以伴随着桥梁系统延展到整个城市。

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桥梁收集水并储存起来……

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……之后提取水资源再分配利用

桥梁环形管道系统为城市水资源运输提供一个新的平台

沿着城市主干道布置的桥梁系统在为城市居民提供一个新的居住层和交通层的同时,还可以通过桥梁管道系统优化城市的水资源配置。

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管道循环系统可以完美融合在整个法兰克福桥梁系统中 —— 它几乎是不可见的

对于混凝土结构的桥梁,管道系统可以浇筑在桥梁主体中。在金属结构的桥梁中,管道系统可以融合在桥梁主体构造中,并在外观上被装饰成深色铸铁管的样子。除此之外环形管道系统也可以部分隐藏在桥梁上的植物土层中。

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利用智能调控系统来控制绿地的灌溉

随意地在绿地中浇灌是不可行的。除了水泵和水龙头之外,为了精准控制灌溉系统, 不同的测量点和测量变量也是必不可少的。主要的测量变量有:压力,存水高度,土壤湿度,流量以及温度。

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拥有大量阀门和接口的系统需要持续保持清洁

像所有的复杂管道系统一样,需要避免管道被诸如固体、有害物质或病菌等污染。固体污染物可以通过过滤系统剔除,而病菌等则可以通过紫外线灭菌系统杀灭。

紫外线灭菌系统

每间隔一小段距离,水就会流经紫外线灯。同时水流中的湍流可以让每个水分子都被紫外线照射。紫外线可以破坏微生物的遗传物质让病菌无法继续繁殖,从而达到杀菌的目的。

 

紫外线由透明保护管内的低压汞灯产生。波长约254纳米,耗电量约50瓦时每立方米。

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热交换器、电伴热带与桥梁线缆产生的余热共同防止管道结冰

在冬季最冷的几个星期里,环形主管道通常不运水。然而,如果在秋季或春季发生令人惊讶的霜冻事件,环形主管道的防冻措施将根据不同的桥段而有所不同。

  1. 经过数据中心的路段可以利用这些建筑群的全年废热,用热交换系统来保护。
  2. 在一些路段,环形主管道可以在桥下电缆井旁边的人行道下运行。电缆井在冬季也会在其管道中释放出足够的热能,即使是相当厚的防水保护墙也能保护相邻的环形主管道不被冻坏。
  3. 储存在法兰克福大桥下的储能探针场中的太阳热能在冬季也会通过桥身传导,以保持路面无霜,根据星座的不同,这也有助于保持环形干线无霜。
  4. 在无法利用数据中心或电缆管道的废热的线路路段,环形干线的防霜是由需求控制的加热条提供的。

环形管道系统的设计和结构,以及对其运行的控制,甚至在规划阶段就构成了一个挑战

环形电路概况表

 

管道内径:25 cm (DN 250)

长度:2 x 50 km

平均操作压力:4 bar

铺设:在桥体中

冗余设计使运行更加可靠

全年运行(保证无霜冻条件)

但这一努力是值得的。在环形线的帮助下,离桥梁更远的地区也可以进行种植并因此得到振兴了。

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结论:法兰克福桥梁系统中的环形管道系统是对于城市现有水系统的一个很好的补充。

网络化延伸的法兰克福桥梁系统本身就为附加水系统提供了一个很好的载体。

 

在相应的控制系统和清洁系统的协助下,环形管道系统可以像城市下水道系统一样,长期为法兰克福的可持续水资源管理做出贡献。

 

除此之外还可以可持续地利用建筑余热为系统提供防冻保护。