Основы гидравлического расчета

Гидравлический расчёт конкретных участков заключается в определении диаметров труб для пропуска расчётных расходов СВ, уклонов, потерь напора, скоростей течения и степени наполнения

В целях упрощения расчет водоотводящих сетей производится в предположении, что в них наблюдается установившееся равномерное движение жидкости. В этом случае для расчета используются формулы:

1)неразрывности потока

максимальный расчетный расход сточных вод, м³/с

площадь живого сечения потока, м²;

средняя скорость движения потока, м/с

2)Шези для определения скорости течения

С-коэффициент Шези, коэффициент сопротивления трения по длине; R-гидравлический радиус,); I=h_i/l-гидравлический уклон (здесь h_i-потеря напора).Гидравлический радиус - это отношение площади живого сечения к смоченному периметру :

Длительное время применялась и продолжает применяться в настоящее время для расчета водоотводящих сетей, каналов и рек формула Н. Н. Павловского (при0,1<R<3,0м):

коэффициент шероховатости, n=0.012-0.015 в зависимости от материала труб;

где у — показатель степени. при R < 1: у = 1,5 ∙ V n =1/6

Согласно СНиП:

С = R^y/n₁,

где, n₁ – коэф. шероховатости, равный - 0,014 при самотёчном движении и 0,013 - при напорном движении.

у = 2,5 ∙ √n₁ – 0,13 – 0,75 ∙ R(√n₁ – 0,1);

Для случая равномерного движения Федоров рекомендует рассчитывать:

уклон лотка или трубы, (і = sin α)

По формуле Дарси:

Согласно СНиП:

где, v – скорость движения жидкости, м/с;

d – диаметр труб;

коэффициент сопротивления Дарси:

Напорный режим работы сети происходит при выпадении дождей с интенсивностью выше расчётной, при которой дождевая сеть переполняется, увеличивая уровень воды в колодцах и создавая дополнительный напор. Это способствует повышению пропускной способности водосточного коллектора (2-3 раза по сравнению с безнапорным режимом).

Расчет напорных трубопроводов заключается в определении диаметра и потерь напора. При полном заполнении сечения трубы , отсюда диаметр трубы равен:

Скорость движения воды в трубопроводах следует принимать такой, чтобы обеспечивался оптимальный режим работы системы насосы—трубопроводы (минимальные приведенные затраты). Эта скорость равна 1,5— 2,5 м/с.

Гидравлический расчёт сети основан на положении, что движение СВ является равномерным. Но в действительности в связи с местными сопротивлениями (в местах поворотов, боковых присоединений и перепадов) наблюдается неравномерное движение воды. При местных сопротивлениях возникают подпоры, которые уменьшают скорость, что приводит к выпадению взвеси и быстрому заиливанию трубопроводов.

Федоров сделал вывод, что для того, чтобы на всём протяжении коллектора сохранить равномерное движение необходимо:

1. В поворотном колодце давать дополнительный уклон на h = 2 - 3 см.

2. В местах присоединения притоков необходимо понизить лоток основного коллектора на величину связанную с изменением высоты ( около 6 см).

Напорный режим сети

Гидравлический расчет конкретных участков заключается в определении диаметров труб для пропуска расчетных расходов сточных вод, а также уклонов, потерь напора, скорости движения и степени наполнения.

Расчет напорных трубопроводов заключается в определении диаметра и потерь напора. При полном заполнении сечения трубы , отсюда диаметр трубы равен:

Скорость движения воды в трубопроводах следует принимать такой, чтобы обеспечивался оптимальный режим работы системы насосы—трубопроводы (минимальные приведенные затраты). Эта скорость равна 1,5— 2,5 м/с.

Потери напора находят по формуле Дарси, которая для напорного трубопровода имеет вид:

, длина и диаметр трубопровода

Коэффициент может вычисляться по формуле Н. Ф. Федорова:

, - коэффициенты шероховатости

число Рейнольдса.

Напорные трубопроводы систем водоотведения часто имеют небольшую длину. В этом случае местные потери напора в коммуникациях насосных станций оказываются соизмеримыми с потерями напора по длине труб и их следует учитывать особо. При приближенных и предварительных расчетах общие потери напора определяют по формуле

h = k_мil,

где k_м — коэффициент, учитывающий местные потери напора (в долях от потерь по длине) и принимаемый равным 1,1—1,15.

Пересечения самотечных трубопроводов с реками, автомобильными и железными дорогами и другими инженерными сооружениями часто выполняются в виде дюкеров, которые представляют собой короткие трубы, оги­бающие препятствие снизу. Движение воды в дюкере происходит под напором, образующимся в результате разности уровня воды в его начале и конце.

Диаметр напорных ниток дюкеров определяется по формуле при скорости более 1 м/с. Потери напора находятся путем суммирования потерь напора по длине труб и местных потерь напора:

Разность отметок лотков труб в начале и конце дюкера принимается равной потерям напора.

Безнапорный режим движения

Гидравлический расчёт конкретных участков заключается в определении диаметров труб для пропуска расчётных расходов СВ, уклонов, потерь напора, скоростей течения и степени наполнения

В целях упрощения расчет водоотводящих сетей производится в предположении, что в них наблюдается установившееся равномерное движение жидкости. В этом случае для расчета используются формулы:

1)неразрывности потока

максимальный расчетный расход сточных вод, м³/с

площадь живого сечения потока, м²;

средняя скорость движения потока, м/с

2)Шези для определения скорости течения

С-коэффициент Шези, коэффициент сопротивления трения по длине; R-гидравлический радиус,); I=h_i/l-гидравлический уклон (здесь h_i-потеря напора).Гидравлический радиус - это отношение площади живого сечения к смоченному периметру :

Длительное время применялась и продолжает применяться в настоящее время для расчета водоотводящих сетей, каналов и рек формула Н. Н. Павловского (при0,1<R<3,0м):

коэффициент шероховатости, n=0.012-0.015 в зависимости от материала труб;

где у — показатель степени. при R < 1: у = 1,5 ∙ V n =1/6

Согласно СНиП:

С = R^y/n₁,

где, n₁ – коэф. шероховатости, равный - 0,014 при самотёчном движении и 0,013 - при напорном движении.

у = 2,5 ∙ √n₁ – 0,13 – 0,75 ∙ R(√n₁ – 0,1);

Для случая равномерного движения Федоров рекомендует рассчитывать:

уклон лотка или трубы, (і = sin α)

По формуле Дарси:

Согласно СНиП:

где, v – скорость движения жидкости, м/с;

d – диаметр труб;

коэффициент сопротивления Дарси: