Фонтани - це штучні пристрої, що використовуються для утворення і прикраси б'ють вгору або стікають струменів води. Вельми велике розмаїття струменів води і способів їх прикраси створюють незліченну кількість варіантів фонтанів. Вони можуть бути одноструменевими, багатоструменеві, з однією або декількома чашами, фонтани-скульптури, фонтани-джерела та ін.
Максимальна висота струменів води не повинна перевищувати радіусу чаші фонтану у запобігання потрапляння води на навколишню територію. Витрата води в фонтанах садово-паркових об'єктів не повинен перевищувати 60 л / с.
Водопостачання фонтанів може здійснюватися з міського водопроводу або місцевого джерела за допомогою насоса, а іноді самопливом. Скидання води організують у відкритий лоток, зливову каналізаційну мережу, а також шляхом оборотного водопостачання. Для звільнення чаші фонтану від води на зимовий період його дно виконують з ухилом не менше 0,005 до місця випуску. Для оформлення фонтанів використовують кольоровий асфальт і бетон, керамічну плитку, карбування та інші декоративні будівельні матеріали.
Ми в нашому парку проектуємо однострйний фонтан. Фонтан буде розташовуватися на перетині пішохідних шляхів. Для залучення людей в темний час доби, передбачена кольорове підсвічування фонтану. Центральна струмінь фонтану буде бити на висоту 4,0 м.
З рівняння Д. Бернуллі відомо, що вираз v 2 / 2g - швидкісний напір h0. Тому
де v - швидкість витікання фонтанної струменя при виході з насадка, м / с;
g - прискорення вільного падіння (9,81 м / с 2);
h0 - швидкісний напір, м.
В результаті опору повітря висота вертикального підйому фонтанної струменя дещо менше за швидкісний напір (рис. 3.1).
Дійсна висота фонтанної струменя обчислюється за формулою:
де # 950; стор - коефіцієнт опору струменя, який визначається за формулою Люгера:
де h0 - швидкісний напір, м;
k - коефіцієнт, який визначається за формулою:
де dн - діаметр вихідного отвору насадка, м.
1 - фонтанна труба; 2 - насадок; h0 - швидкісний напір (v 2 / 2g), м; hфонт - дійсна висота фонтанної струменя, м; hw - втрачений напір, викликаний опором повітря, м; # 8467; н - довжина насадка
Малюнок 3.1 - До розрахунку висоти підйому фонтанної струменя.
Зазвичай в напірних системах витрата дорівнює добутку живого перетину потоку на середню швидкість, тобто Q = # 969; · V. Тому, використовуючи формулу (3.1), витрата (Q. м 3 / с) одним насадкою визначається за формулою:
де # 969; н - живий перетин вихідного отвору насадка, м 2;
h0 - швидкісний напір, м.
У фонтані буде встановлений циліндричний насадок з діаметром вихідного отвору dн = 2 см, а швидкісний напір h0 = 3,0 м. При цьому витрата фонтану складе:
Q = = = 0,002 м 3 / с;
При проектуванні необхідно визначити діаметр трубопроводу, яке живить фонтан. Для безвідмовної роботи фонтану повинна використовуватися чиста вода. У садово-паркових об'єктах при автономному водопостачанні в якості ємності для зберігання води і створення напору у водопроводі використовуються водонапірні башти типу БР конструкції А. А. Рожновського. Вони встановлюються на підвищених елементах рельєфу з метою створення найбільшого напору. У нашому парку - це височина, розташована на північ від ставка з відносною відміткою 14 м. При висоті води в башті, що дорівнює 25,0 м, відносна висота рівня води в башті (Нуб) з урахуванням рельєфу складе Нуб = 39 м (14 м + 25 , 0 м).
Для гідравлічного розрахунку трубопроводу, що подає воду від водонапірної башти до фонтану, необхідно знати його довжину # 8467; і загальний натиск Н. Тому при проектуванні потрібно вибрати місце розташування фонтану. Фонтани влаштовуються зазвичай на перетині доріг. Крім того, необхідно врахувати, що вода з чаші фонтану, як передбачається, самопливом буде надходити до початку системи порогів і каскадів. Початок цієї системи буде за північним краєм греблі.
Фонтан розташовується на 12-й горизонталі, тобто має відносну висоту Нф = 12,0 м. Отже, загальний натиск Н в трубопроводі буде дорівнює:
довжина трубопроводу # 8467 ;. виміряна за планом парку між водонапірною баштою і фонтаном, склала 175 м.
У довгих напірних трубопроводах при закінченні в атмосферу загальний натиск Н витрачається на подолання опорів по довжині hдл. на втрати напору для подолання місцевих опорів hм і на створення швидкісного напору h0. тобто
Прийнятий нами швидкісний напір h0 = 3,0 м. Використовуючи формулу (3.6), визначаємо суму втрат напору по довжині і втрат напору за рахунок місцевих опорів:
У довгих трубопроводах втрати напору на подолання місцевих опорів hм складають 5-10% від суми втрат напору (hдл + hм). Приймемо цю величину, що дорівнює 10%, що складе: hм = 2,4 м.
Втрати напору на подолання опорів по довжині складуть:
24,0 м - 2,4 м = 21,6 м.
У трубопроводах втрати напору по довжині (hдл. М) визначаються за формулою
де # 8467; - довжина трубопроводу, м;
Q - витрата, обчислений за формулою (3.5), м 3 / с;
А - питомий опір труб, що припадає на 1 пог. м при витраті 1 м 3 / с, з 2 / м 6.
Перетворюючи формулу (3.7), визначаємо питомий опір
А = = = 3857,14 з 2 / м 6.
Діаметр трубопроводу (d. М) визначається за формулою:
де # 955; - коефіцієнт опору по довжині (# 955; = 0,025);
g - прискорення вільного падіння (9,81 м / с 2);
А - питомий опір, з 2 / м 6.
Визначаємо діаметр трубопроводу за формулою (3.8)
d = = = 0,054 м = 54 мм.
З огляду на стандартні розміри труб, приймаємо діаметр трубопроводу 75 мм (найближчий, більший).