Геодезичний, гідрологічний та гідравлічний розрахунки ділянок мережі.

Зазначені розрахунки визначають всі параметри, необхідні для отримання технічно правильних і економічно доцільних характеристик дощової мережі.

Гідрологічний та гідравлічний розрахунки виконуються сумісно, оскільки вони пов’язані через швидкість протоку води по трубах ділянок мережі.

Геодезичний розрахунок

Геодезичним розрахунком визначаються ухили рель’єфу вподовж ділянок мережі з метою отримати орієнтири для їх гідравлічного розрахунку.

Ухил рель’єфу визначається за виразом

, (1)

де - відмітка землі місця розміщення каналізаційного колодязя на початку

розрахункової ділянки мережі, м;

- відмітка землі місця розміщення каналізаційного колодязя на кінець

розрахункової ділянки мережі, м;

- довжина ділянки від її початкового колодязя до кінцевого, м.

Значення відміток початку та кінця ділянки визначається інтерполяцією відповідно до горизонталей рель’єфу та конфігурації мережі, нанесених на генеральному плані населеного пункту.

Відмітки визначаються з точністю до сантиметра, довжина ділянки – з точністю до метра, ухили – з точністю до сотих промілі з округленням завжди у більшу сторону ( у таблиці 2 для ділянки 5 – 6 ухил рель’єфу = 0,64/260 = 0,002461538 і приймається 2,47 ⁰/₀₀ з округленням у більшу сторону).

Таблиця 2 Ухили рель’єфу вподовж ділянок мережі ^*

Ділянка	, м	, м	, м	, м
1	2	3	4	5	6
1 – 2	37,25	36,74	0,51		2,22
2 – 5	36,74	35,57	1,17		6,00
3 – 4	37,10	36,25	0,85		4,60
4 – 5	36,25	35,57	0,68		2,84
5 – 6	35,57	34,93	0,64		2,47

Гідрологічний розрахунок

Призначенням цього розрахунку є визначення основної характеристики при опадах уявного дощу – розрахункової витрати дощових вод відповідно до:

- статистичних (довідкових) даних метеорологічних спостережень;

- характеристик рель’єфу місцевості та видів її покриття;

- вимог щодо запобігання затоплення території дощовими водами.

Розрахункова витрата дощових вод визначається за методом граничних інтенсивностей [1] :

л/с, (2)

де: -середнє значення коефіцієнта стоку, яким є частина витрати дощових вод, що надійде в колектор, і характеризує поверхню території;

- розрахункова питома витрата дощових вод ділянки, л/(с ^. га);

- розрахункова площа водозбору ділянки (таблиця 3), га;

Розрахункова питома витрата становить

л/(с ^. га), (3)

де: л/(с ^. га) - питома витрата нормативного для даної місцевості дощу, тривалість якого 20 хвилин і період повторюваності ;

– параметр, що характеризує ступінь зменшення інтенсивності нормативного дощу від його тривалості;

- розрахункова тривалість дощу, хв.

Питома витрата нормативного дощу дорівнює

л/(с ^. га), (4)

де: - проектний період повторюваності розрахункового дощу, років;

– середньорічна кількість дощів, 1/рік;

- показник впливу повторюваності та частоти дощів;

- інтенсивність (питома витрата) для даної місцевості дощу, тривалість якого 20 хвилин і повторюваність = 1 (один раз на рік), л/(с ^. га)

Розрахункова тривалість дощу є сумою тривалостей, що визначають час, за який витрата дощових вод, сформована зі всієї площі водозбору розрахункової ділянки колектору, досягне її кінцевого колодязя

хв, (5)

де: – тривалість поверхневої концентрації, за яку вода з найвіддаленішої частини площі водозбору ділянки сформується на поверхні і досягне лотка проїзної частини дороги, хв;

– тривалість протікання дощової води по вуличному лотку до дощеприймальника ділянки, хв;

– тривалість протікання води по колектору від його початку до кінцевого колодязя розрахункової ділянки, хв.

Зважаючи, що вуличний лоток має однаковий ухил по всій його довжині , величина визначається за виразом

хв., (6)

де швидкість протікання дощової води по лотку становить

м/с. (7)

Тривалість протікання дощової води по трубопроводах буде

хв. (8)

де м (таблиця 2) та м/с (таблиця 3) відповідно довжина та швидкість руху дощової води -ої ділянки, загальна кількість яких шт. від початку колектора до кінцевого колодязя розрахункової ділянки.

Розрахункова витрата ділянки менша від дійсної розрахункової витрати його дощових вод завдяки використанню напірного режиму в трубопроводах мережі, що враховується коефіцієнтом .

(9)

Отримання величини розрахункової витрати ділянки потребує знання швидкості дощової води по трубопроводу ділянки і слугує базовою для гідравлічного розрахунку цієї ж ділянки, який полягає у виборі діаметра трубопроводу ділянки, його ухилу та швидкостіпротоку води,

Взаємозалежність гідрологічного і гідравлічного розрахунків потребують їх сумісного ітераційного виконання, що реалізовано в таблиці 3.

Гідравлічний розрахунок

Гідравлічний розрахунок ділянок мережі проводиться з використанням таблиць або відповідних критеріїв.

Табличний розрахунок полягає у підборі з комплекту стандартних таблиць

Рис. 2. Фрагмент таблиці гідравлічного розрахунку

для всього сортаментного ряду діаметрів трубопроводів (вище наведено фрагмент для діаметра 300 мм) таких значень діаметра d та ухилу трубопроводу ділянки, які при повному заповненні 1,0 забезпечують пропуск її розрахункової витрати q л/с із швидкістю v м/с .

Наприклад, трубопровод діаметром 300 мм з ухилом 8 ⁰/₀₀ при наповненні 1,0 має розрахункову витрату 81,2 л/с стічної води з швидкістю 1,15 м/с. При неспівпадіння розрахункової витрати чи бажаного ухилу з табличними значеннями необхідно здійснювати інтерполяцію, що ускладнює користування таблицями.

Критеріальний розрахунок використовує універсальний критеріальний графік (рис. 3) і формули для визначення критерію трубопроводу

. (10)

та визначення швидкості води в трубопроводі за критерієм швидкості

(11)

Для прикладу визначимо гідравлічні характеристики трубопроводу для витрати = 0,04 м³/с, початково прийнявши діаметр трубопроводу = 0,25 м та його ухил = 0,004 (за умов незамулення трубопроводу >= 1/ ⁰/₀₀ ).

Для цих умов = 25,47, що свідчить про недостатню (перевищено максимальне значення критерію > 22,0 при ) пропускну здатність трубопроводу, яку необхідно підвищити збільшенням його діаметру, або ухилу чи одночасно цих двох величин. Приймемо =0,3 м, тоді =15,67. Використовуючи графік, визначимо, що та величина 2,0 і відповідно. =0,89 м/с.

Скорегувавши, за можливістю, ухил до мінімального = 0,0033, отримаємо =17,25, , 1,9, 0,84 м/с.

Таким чином, гідравлічний розрахунок каналізаційної самоплинної мережі значно спрощується, тому доцільно використовувати критеріальний метод, який має чіткий алгоритм і забезпечує більшу точність результатів.

Рис. 3 Універсальний критеріальний графік