Основы гидравлического расчета водоотводящих сетей
1) Задачи расчета
Рассчитать сеть, значит определить диаметры труб d, наполнение труб h/d, скорости движения воды в трубах v, уклон труб i, отметки дна труб.
Неизвестных величин при расчете много, а известна только одна величина – расчетный расход сточных вод q, л/с.
Для решения этой задачи известны две формулы:
а) Уравнение неразрывности (сплошности) потока
q = ω · v
б) Формула Шези
v = С 
где q – расчетный расход;
ω – площадь живого сечения потока;
R= ω/ 
– гидравлический радиус;
С – коэффициент в формуле Шези;
i – уклон трубы.
Чтобы решить эту задачу расчета сети, требуются дополнительные данные (условия). Такими данными являются нормативные требования СНиП и местные условия, т.е. рельеф местности.
2) Нормативные требования для гидравлического расчета водоотводящих сетей
а) Расчетные формулы
В основу расчета водоотводящей сети положены следующие формулы:
q = ω · v - (уравнение неразрывности потока) (2.26)
v = С (формула Шези) (2.27)
i = 
(формула Дарси) (2.28)
λ = 
где q – расчетный расход сточных вод, м3/с;
v – средняя скорость движения воды в трубе, м/с;
ω – площадь живого сечения потока, м2;
R – гидравлический радиус, м; (R = 
);
– смоченный периметр, м;
i – гидравлический уклон потока (в данном случае это и уклон дна трубы);
С и λ – коэффициенты сопротивления трения по длине;
g – ускорение силы тяжести, м/с2.
Коэффициент сопротивления трения по длине, λ, СНиП [3] рекомендует определять по формуле Н.Ф.Федорова:
= 
(2.29)
где R – гидравлический радиус, см;
Rе – число Рейнольдса;
Δ – эквивалентная шероховатость в см;
а2 – коэффициент, учитывающий характер шероховатости труб.
Значения Δ и а2 принимаются по табл.15 [3] в зависимости от материала труб.
Так как расчет трубопроводов по формулам (2.26) – (2.29) чрезвычайно сложен, то в практике проектирования водоотводящих сетей расчеты ведут с помощью различных таблиц для гидравлического расчета [4,5,6].
б) Наименьшие диаметры труб
Согласно СНиП [3] наименьшие диаметры труб самотечных сетей следует принимать:
для уличной сети - 200 мм;
для внутриквартальной сети - 150 мм;
для общесплавной и дождевой уличной сети - 250 мм,
а для внутриквартальной - 200 мм.
в) Наименьшие уклоны труб
Согласно СНиП [3] наименьшие уклоны труб для всех систем водоотведения следует принимать:
для труб диаметром 150 мм - 0,008;
для труб диаметром 200 мм - 0,007.
При соответствующем обосновании в зависимости от местных условий для отдельных участков сети допускается принимать уклоны для труб диаметром 150мм – 0,007, а для труб диаметром 200мм – 0,005.
г) Расчетные наполнения труб (h/d)
Согласно СНиП [3] наибольшее расчетное наполнение труб (h/d) следует принимать:
для труб диаметром 150-250мм - 0,6;
для труб диаметром 300-400мм - 0,7;
для труб диаметром 450-900мм - 0,75;
для труб диаметром ≥ 1000мм - 0,8.
Для трубопроводов дождевой и общесплавной систем водоотведения, а также для дюкеров принимают полное наполнение (h/d=1).
д) Наименьшие скорости движения воды в трубах
Согласно СНиП [3] наименьшие скорости при расчетном наполнении труб следует принимать:
для труб диаметром 150-250мм - 0,7 м/с;
для труб диаметром 300-400мм - 0,8 м/с;
для труб диаметром 450-500мм - 0,9 м/с;
для труб диаметром 600-800мм - 1,0 м/с;
для труб диаметром 900-1200мм - 1,15 м/с;
для труб диаметром 1500мм - 1,3 м/с;
для труб диаметром >1500мм - 1,5 м/с.
Расчетная скорость движения неосветленых сточных вод в дюкерах должна приниматься не менее 1 м/с.
е) Наибольшие расчетные скорости
Согласно СНиП [3] наибольшую расчетную скорость движения сточных вод в трубах следует принимать:
для металлических труб - 8 м/с;
для неметаллических труб - 4 м/с;
а для дождевой канализации соответственно 10 и 7 м/с.