給水塔

給水塔は、飲料水の配水システムに圧力をかけ、消防用の緊急用貯水池として機能するのに十分な高さに建設された貯水タンクを支える高架構造物^[1]です。[2] 給水塔は、処理された水が使用される場所の近くに貯蔵される地下または地上の貯水池と連動して稼働することがよくあります。 ^[3]他の種類の給水塔は、消防または工業目的で生水（非飲料水）のみを貯蔵し、必ずしも公共の水道に接続されていない場合があります。

給水塔は停電時でも水を供給することができます。これは、重力による水位上昇によって生じる静水圧を利用して、家庭用および工業用の給水システムに水を送り込むためです。しかし、通常はポンプを使用して塔に水を補給する必要があるため、停電時には長時間水を供給することはできません。給水塔は、ピーク時の水需要を満たすための貯水池としても機能します。通常、塔内の水位は日中のピーク使用時間帯に低下し、夜間にポンプで水位を上昇させます。このプロセスにより、塔は常に排水と補給が行われているため、寒い天候でも水が凍結するのを防ぎます。^[4]

高架式貯水タンクは古代から様々な形で使用されてきたが、加圧公共水道システム用の給水塔の現代的な使用は、蒸気ポンプがより一般的になり、より高い圧力に耐えられるより優れたパイプが開発された19世紀半ばに発展した。英国では、スタンドパイプは背の高い露出したN字型のパイプで構成されており^[要出典]、圧力緩和と、脈動流を生成する傾向がある蒸気駆動ポンプエンジンに固定の高さを提供するために使用されていましたが、加圧給水システムでは一定の圧力が必要でした。スタンドパイプは、流量を測定するための便利な固定場所も提供しました。設計者は通常、ライザーパイプを装飾的な石積みまたは木造の構造で囲みました。19世紀後半までに、スタンドパイプは成長し続ける都市の需要の増加に対応するために貯蔵タンクを含むようになりました。^[2]

初期の給水塔の多くは現在、歴史的に重要なものとみなされ、世界中のさまざまな文化遺産に登録されています。アパートや高級ペントハウスに改装されたものもあります。^[1]米国のニューヨーク市など、特定の地域では、個々の建物用に小さな給水塔が建設されています。カリフォルニア州やその他の州では、かつて（1850年代から1930年代にかけて）個々の家に給水するために、サイディングで囲まれた家庭用給水塔（タンクハウス）が建設され、ニューヨークでは手掘りの井戸から風車でタンクに水を汲み上げていました。

給水塔は鉄道路線上の蒸気機関車に給水するために使用されました。^[5]初期の蒸気機関車は7～10マイル（11～16 km）ごとに給水所を必要としました。

典型的な給水塔の建設にはさまざまな材料が使用されるが、最もよく使用されるのは鋼鉄と鉄筋コンクリートまたはプレストレストコンクリート（木材、グラスファイバー、レンガも使用される）であり、ライニング材料の影響から水を保護するために内部コーティングが施される。塔内の貯水池は球形、円筒形、または楕円形で、高さは最低約6メートル（20フィート）、直径は最低4メートル（13フィート）である。^[要出典]標準的な給水塔の高さは通常約40メートル（130フィート）である。

加圧は、水位の上昇による静水圧によって行われます。102 ミリメートル (4.016 インチ) の上昇ごとに、1キロパスカル(0.145  psi ) の圧力が発生します。30 メートル (98.43 フィート) の上昇で、およそ 300 kPa (43.511 psi) の圧力が発生します。これは、ほとんどの家庭用水圧および配水システムの要件を満たすのに十分な圧力です。

給水塔の高さによって給水システムの圧力が決まり、ポンプで補助することもできます。貯水槽の容積と配管の直径によって流量が決まり、流量が維持されます。ただし、圧力供給をポンプに頼るのは費用がかかります。変動する需要に対応するには、ピーク需要に対応できるサイズのポンプが必要です。需要が低い期間は、ジョッキーポンプを使用して、このような低い水流量要件を満たします。給水塔により、循環ポンプの電力消費量が減り、したがって高価なポンプ制御システムの必要性も減ります。これは、このシステムは、高流量で同じ圧力を提供できるように十分なサイズにする必要があるためです。

消火活動には、非常に高い水量と流量が必要です。給水塔があれば、ポンプはピーク需要ではなく平均需要に合わせてサイズを決定できます。給水塔は日中に水圧を供給し、需要が低いときにポンプが給水塔に水を補給します。

無線センサー ネットワークを使用してタワー内の水位を監視することで、自治体は高価なデータ ケーブルを設置して維持することなく、ポンプを自動的に監視および制御できるようになります。

隣の画像は、ニューヨーク市のイースト 57 番街にある建物の設計にこれらのタンクを組み込む 3 つの建築的アプローチを示しています。左から右に、完全に密閉され、凝った装飾が施されたレンガ造りの建物、タンクの大部分は隠れているがタンクの上部は見える、シンプルで飾りのない屋根のないレンガ造りの建物、タンクを隠したり建物の設計に組み込んだりする努力を一切していないシンプルで実用的な建物です。

この技術は少なくとも19世紀に遡り、ニューヨーク市は長い間、6階建て以上のすべての建物に屋上給水塔を設置することを義務付けていました。^[6]ニューヨークには給水塔を建設する会社が2社ありますが、どちらも19世紀から経営している家族経営の会社です。 ^[6]

元々の給水塔の建設者は樽職人だったが、街の建物が高層化するにつれ、現代のニーズに合わせて技術を拡大していった。今日でも、水を閉じ込めるためのシーリング材は使われていない。給水塔の木製の壁は鋼鉄のケーブルやストラップで留められているが、最初に水が満たされると隙間から水が漏れる。水が木材に浸透すると膨張し、隙間が閉じて不浸透性になる。^[7]屋上の給水塔には、下の建物で必要になるまで25万～5万リットル（5万5千～1万1千英ガロン、6万6千～1万3千米ガロン）の水を貯蔵する。上部の水は日常の使用のために上からすくい取られ、塔の下部の水は消火用に蓄えられている。水位が一定レベル以下に下がると、圧力スイッチ、レベルスイッチ、フロートバルブがポンプを作動させたり、公共の水道管を開いて給水塔に水を補給します。^[7]

建築家や建設業者は、建物のデザインに給水塔を組み込むためにさまざまなアプローチをとってきました。多くの大型商業ビルでは、給水塔は建物のファサードの延長部分の後ろに完全に隠れています。見栄えを良くするため、アパートではタンクを屋上構造物で囲むことがよくあります。屋上構造物は、シンプルで飾り気のない屋上ボックスか、建物の見た目を良くするために装飾を施した構造物です。しかし、多くの建物では、実用的なフレームワーク構造物の上に給水塔をそのまま置いています。^{[引用が必要]}

インドではほとんどの場所で電力供給が不安定なので、給水塔は一般的です。 ^[要出典]

ポンプが故障すると（停電時など）、水圧が失われ、公衆衛生上の懸念が生じる可能性があります。米国の多くの州では、水圧が 20 ポンド/平方インチ（140 kPa）を下回ると「沸騰水勧告」が発令されます。 ^{[引用が必要]}この勧告は、水圧が低いと病原体がシステムに侵入する可能性があると想定しています。^{[引用が必要]}

いくつかは現代的な目的に転用されており、例えばポーランドのヴロツワフにあるWieża Ciśnień（ヴロツワフ給水塔）は現在はレストラン複合施設となっている。他のものは住宅用に転用されている。^[8]

歴史的に、蒸気機関車を使用する鉄道では、機関車の炭水車を補給する手段が必要でした。鉄道沿いには給水塔がよくありました。炭水車は通常、給水塔から給水を受ける給水クレーンによって補給されていました。^[要出典]

いくつかの給水塔は展望塔としても使用されており、ドイツのジンデルフィンゲンにあるゴールドベルク塔や、クウェート国にある3つのクウェートタワーのうちの2番目など、一部のレストランでも使用されています。また、閉鎖的な農村放送サービス、アマチュア無線、携帯電話サービスなど、小電力のUHF範囲での送信機構の場所として給水塔を使用することも一般的です。 ^{[引用が必要]}

丘陵地帯では、タンクを高くするための構造物の代わりに、地元の地形を利用することができます。これらのタンクは、多くの場合、地元の丘や山の斜面に段々に作られたコンクリートの貯水槽に過ぎませんが、従来の給水塔と同じように機能します。必要に応じて、これらのタンクの上部を造園したり、公園スペースとして使用したりすることができます。^{[引用が必要]}

シカゴ・ブリッジ・アンド・アイアン・カンパニーは、米国で見られる多くの水球と回転楕円体を建造しました。^[9] World's Tallest Water Sphereというウェブサイトでは、水球と水回転楕円体の違いを次のように説明しています。

水球は、支柱の先端に大きな球体があるタイプの給水塔です。球体は、ティーの上に置かれたゴルフボールや丸いロリポップのように見えます。球体のどの方向（東西、南北、上下）の断面も完全な円です。水球体は水球のように見えますが、上部は高さよりも幅が広くなっています。球体は、やや平らになった丸い枕のように見えます。球体の 2 方向（東西または南北）の断面は楕円ですが、1 方向（上下）のみが完全な円です。球体と球体はどちらも特殊な楕円体です。球体は 3 方向で対称性を持ち、球体は 2 方向で対称性を持ちます。不等辺楕円体は、長さが等しくない 3 つの軸と、断面が等しくない 3 つの軸を持ちます。^[10]

ユニオン・ウォータースフィアは、ニュージャージー州ユニオンにある球形の 水槽を備えた給水塔であり、^[11]世界で最も高い水の球体として知られています。

スター・レジャー紙の記事^[12]は、2012年初めに完成したノースカロライナ州アーウィンの給水塔（高さ219.75フィート（66.98メートル）、貯水量50万米ガロン（1,900立方メートル^））^[13]が世界で最も高い水の球体になったと報じた。しかし、アーウィンの給水塔の写真から、この新しい塔は水の球体であることが明らかになった。^[14]

オクラホマ州ブラマンにある給水塔は、カウ族によって建設され、2010年に完成しました。高さは220.6フィート（67.2メートル）で、350,000米ガロン（1,300 m3）を貯めることができます^。 [ ^15]ユニオンウォータースフィアよりもわずかに高いこの給水塔も回転楕円体です。^[16]

オクラホマ州にあるもう一つの塔は1986年に建設され、「国内最大の給水塔」と称され、高さ218フィート（66メートル）、50万米ガロン（1,900立方メートル）の貯水能力があり^、エドモンドに位置している。 [ ^{17] [18]}

アーソイドはメリーランド州ジャーマンタウンにある完全な球形のタンクで、高さは100フィート（30メートル）あり、2,000,000米ガロン（7,600立方メートル^）の水を貯めることができます。地球儀に似せて塗装されていることからこの名前が付けられました。^{[19] [20] [21] [22]}

カリフォルニア州ゴンザレスの給水塔のゴルフボール型のタンクは3本の管状の脚で支えられており、高さは約125フィート（38メートル）に達します。^{[23] [24] [25]}

オランダのアイントホーフェンにあるウォータータワー（給水塔）には、直径10メートル（33フィート）で500立方メートル（130,000米ガロン）の水を貯めることができる3つの球形タンクが、高さ43.45メートル（142.6フィート）の尖塔3本の上に建てられており、1970年に完成した。^{[26] [27]}

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  ドイツのトリーアにある、使われなくなった球形の鉄道給水塔
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  ミネソタ州ピクォートレイクスにあるポール・バニヤンのボバー給水塔
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  ミシガン州トラバースシティ近郊のイーストベイタウンシップ給水塔
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  アイントホーフェン給水塔、オランダ
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  フロリダ州ココアの扁平球形の給水塔

給水塔は、凝ったレンガ造りや大きなツタに覆われた格子など、華やかな覆いで囲まれている場合もあれば、単に塗装されているだけの場合もあります。都市の給水塔の中には、飛行士や自動車運転者の航行補助として、屋根に大きな文字で都市名が描かれているものもあります。装飾がユーモラスな場合もあります。その一例は、並んで建てられ、「HOT」と「COLD 」と書かれた給水塔です。米国で「HOT」と「COLD」と書かれた並んで建てられた給水塔がある都市には、アイオワ州グレンジャー、カンザス州カントン、カンザス州プラット、ミズーリ州セントクレアなどがあります。ミネソタ州エベレスにはかつて2つの給水塔がありましたが、現在は存在しません。^[28]

アメリカの多くの小さな町では、給水塔を利用して地元の観光、地元の高校のスポーツチーム、その他の地元の注目すべき事実を宣伝しています。^{[29]スウェーデンの}オレブロには「キノコ」型の給水塔が建設され、約200万ガロンの水を貯蔵しています。^[30]

給水塔の代替案としては、水道管の上に設置して水圧を高めるシンプルなポンプがある。^[39]この新しいアプローチはより単純だが、公衆衛生上のリスクもより高くなる。ポンプが故障すると、水圧の低下により水道システムに汚染物質が流入する可能性がある。^[40]潜在的なリスクを考慮して、ほとんどの大規模水道事業者はこのアプローチを採用していない。^{[疑わしい–議論が必要] [引用が必要]}

• バンクスタウン貯水池、シドニー

• ヴァッサートゥルム・アムシュテッテン
• ヴォルファースベルク給水塔 [de] (送信アンテナを備えた給水塔)

• メッヘレン南ウォータータワー

• バルジーニャのナヴェ・エスパシアル・デ・ヴァルジーニャ

• ケベック州モントリオールの保証付きピュアミルクボトル

• ヴコヴァルのヴコヴァル給水塔。

• スヴァネケ給水塔

• ラハティのムスタンカリオ給水塔

• リューネブルク給水塔
• ハイデルベルクテレビ塔（貯水池付きテレビ塔）
• マンハイム給水塔（1886年～1889年建設）

2つの貯水池を備えたクウェートタワーと、クウェートシティにあるキノコ型のタワーであるクウェートウォータータワー。

• コルカタのタラタンク

• ジノサ給水塔、高さ122メートル（400フィート）^[41]

• ユトレヒトのアムステルダム通り通り給水塔
• アイントホーフェンの給水塔
• エメロールトのポルダー塔
• シンペルフェルトの給水塔シンペルフェルト
• ヘレヴォエツルイスの給水塔ヘレヴォエツルイス

• ヴロツワフ給水塔
• ビドゴシュチュの古い給水塔

• ファブリックウォータータワー
• イオセフィン給水塔
• オルテニツァ給水塔
• トゥルヌ・マグレレ給水塔

• コマールノの給水塔
• トルナヴァの給水塔

• ブレージツェのブレージツェ給水塔

• ヴァナディスルンデン貯水池（ストックホルム）

• カーディフ中央駅給水塔
• グリムズビーのドックタワー
• サフォーク州ソープネスの雲の中の家
• エセックス州コルチェスターのジャンボ
• チェシャー州ノートンにあるノートン給水塔
• レディングのタイルハースト給水塔
• ドーセット州プールのタワーパーク
• グラスゴーのクランヒル、ガーサムロック、ドラムチャペル、そして市外のタノックサイド

• イリノイ州コリンズビル近郊のブルックス ケチャップ ボトル ウォーター タワー
• イリノイ州シカゴのシカゴ ウォーター タワー
• ケンタッキー州フローレンスのフローレンス・ヤール・ウォータータワー
• マサチューセッツ州シチュエートのローソンタワー
• テキサス州グルームの傾いた給水塔
• ウィスコンシン州ミルウォーキーのノースポイント給水塔
• サウスカロライナ州ガフニーの端にあるI-85の隣のピーチイド
• メリーランド州アッパーマールボロのショープレイスアリーナ給水塔
• ニュージャージー州ユニオンタウンシップのユニオンウォータースフィア
• ワシントン州シアトルのキャピトル ヒルにあるボランティア パークウォーター タワー
• カリフォルニア州バーバンクにあるワーナーブラザースの給水塔(テレビアニメシリーズ『アニマニアックス』では、ヤッコ、ワッコ、ドットの登場人物を監禁し、彼らの住居として使用されました。)
• ニュージャージー州ウィホーケンのウィホーケン給水塔
• ミシガン州イプシランティのイプシランティ給水塔（ 2003年最も男根的な建物コンテストの優勝者） ^[42]

スタンドパイプは、地上との間の細いパイプが支柱の上にある高架タンクではなく、高さ全体にわたって円筒形（またはほぼ円筒形）の給水塔です。

アメリカ合衆国にはもともと400以上の給水塔があったが、現在残っているのはごくわずかである。^{[43] [44]}

• ミシガン州アディソンのアディソンスタンドパイプ
• サウスカロライナ州ベルトンのベルトンスタンドパイプ（アレンデールとウォルターボロにも位置）
• テキサス州ベルトンのベルトンスタンドパイプ
• マサチューセッツ州ボストンのベルビュー スタンドパイプ(実際はタワーではなく貯水タンク)
• イリノイ州シカゴにあるシカゴ ウォーター タワー

  

• マサチューセッツ州ボストンのコチチュエートスタンドパイプ
• ネブラスカ州クレイグの給水塔
• シンシナティのエデンパークスタンドパイプ
• ウィスコンシン州エバンズビルのエバンズビル スタンドパイプ(鉄塔)
• マサチューセッツ州フォールリバーのフォールリバー水道局
• マサチューセッツ州クインシーのフォーブス ヒル スタンドパイプ
• ケンタッキー州ルイビルにあるルイビル給水塔
• ウィスコンシン州ミルウォーキーのノースポイント給水塔
• マサチューセッツ州レディングのレディング スタンドパイプ(1999 年に取り壊され、近代的な鉄塔に置き換えられました)
• ロクスベリー高砦にはコチチュエートスタンドパイプがある
• ミズーリ州セントルイスには、国家歴史登録財に登録されている 3 つの給水塔があります。
  • ビッセルタワー（別名レッドタワー）
  • コンプトン ヒル タワー
  • グランドアベニューウォータータワー
• メイン州バンゴーのトーマス ヒル スタンドパイプ
• ミシガン州イプシランティにあるイプシランティ給水塔
• インディアナ州ブレーメンにあるブレーメン給水塔

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  インド、プネーの給水塔
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  リブニク（ポーランド）の給水塔
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  エストニア、ヴィリャンディの給水塔
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  テソマ、タンペレ、フィンランドの給水塔
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  シュプロタヴァの給水塔。1867 年にベルリンのJ&A Aird社によって建設された。
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  カリフォルニア州バーバンクにあるワーナーブラザーズウォータータワー。
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  香港中文大学ユナイテッドカレッジの給水塔
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  香港中文大学新亜大学給水塔
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  ユニバーシティ・カレッジ・ダブリン給水塔

ウィキメディア・コモンズには、給水塔に関連するメディアがあります。

• 国際給水塔アーカイブ
• ポーランドの給水塔1000基に関するウェブサイト 2022年1月28日アーカイブ、Wayback Machineにて