Приклади гідравлічного розрахунку каналізаційної мережі
Приклад 1. Запроектувати каналізаційну мережу для частини території, що каналізується (рис.8.1). На території, окрім житлових кварталів, розташовано два промислові підприємства (I і II).Рельєф місцевості майже плоский, щільність населення — 190 чол. на 1 га нетто, тобто без урахування площі, зайнятої вулицями.Будівлі обладнані внутрішнім водопроводом і каналізацією (без ванн). Зосереджені витрати від підприємства складають I — 15,3 л/с, від підприємства II — 8,2 л/с. Визначити розрахункові витрати стічних вод на ділянках головного колектора.
Кожна ділянка мережі повинна бути розрахована на пропуск стічних вод, що поступають по його довжині і від вищерозміщених ділянок. При розрахунку приймають, що шляхова витрата поступає в початкову точкукожної ділянки.
Визначаємо площі стоку, що тяжіють до окремих ділянок мережі. Каналізаційні лінії трасуються по кожній вулиці. Площі стоку, що тяжіють до ділянок мережі, позначені а, б і т.п. В табл. 8.1 приводиться відомість площ стоку відповідно до розбиття кварталів на ділянки. У відомість заносяться номери кварталів і площі в га.
Для визначення розрахункових шляхових витрат обчислюється середній питомий стік qпит в л/с на 1 га. Для районів, що мають внутрішній водопровід і каналізацію без ванн, відповідно до
Таблиця 8.1 - Відомість площ, що каналізуються (приклад розрахунку 1)
| Номери кварталів і ділянок | Площі, га | Номери кварталів і ділянок | Площа,га |
| 6, а 6, б 6, в; 7 а, б, в, г; 8, а, в 10, б, г 6, г 8, б, г 9, а 9, б 9, в; 11, а, в 9, г 10, а, в | 1,14 4,20 1,00 1,00 3,73 3,50 2,80 3,60 2,56 2,48 2,20 | 11, б 11, г 11, д 12,а 12, б 12, в; 13, а, в; 14, а, г 12, г 13, б, г 14, б 14, в 14, д | 4,64 2,59 1,17 0,34 0,99 0,31 0,85 0,79 1,15 1,02 2,17 |
БНіП середньодобову норму водовідведення приймемо 130 л на людину. Середній питомий стік при щільності населення 190 чол. на 1 га нетто складе
л/с на 1 га.
Далі складаємо відомість розрахункових витрат (табл. 8.2). Площі стоку, які не вписані в табл. 8.1 (рис. 8.1, а), тяжіють до інших басейнів каналізування і їх стічні води повинні бути прийняті в каналізаційні мережі цих басейнів.
Витрата по дорозі (середній) виходить множенням площі стоку на середній питомий стік (графа 6). Сумарна середня витрата стічних вод з кварталів кожної ділянки (графа 8) виходить як сума витрат власного і вищерозміщених ділянок. По величині середньої витрати для даної ділянки береться загальний коефіцієнт нерівномірності (додаток А). Якщо величина середньої витрати перевищує табличне значення більше половини різниці між сусідніми величинами середніх витрат, то приймають найближче менше значення коефіцієнта нерівномірності.
Якщо величина середньої витрати перевищує табличне значення витрати менше ніж на половину різниці табличних величин, то приймають найближчу велику величину коефіцієнта нерівномірності.
а — план каналізаційної мережі; б — повздовжній профіль головного колектора
Рис 8.1 - Приклад розрахунку 1
Таблица 8.2 -Відомість витрат стічних вод (до прикладу розрахунку 1)
| Ділянка | Номер площі стоку і промислових підприємств | площа стоку ділянки, га | середній питомий стік, л/с на 1 га | Середня витрата кварталів , л/с | коефіцієнт нерівном. побутової витрати с кварталів | Розрахункові витрати, л/с | |||||||
| власні | притоки | Власна витрата ділянки | витрата притоків | сумарна витрата | із кварталів | Зосереджені | загальн. сумар. витрата | ||||||
| власні | приток | сумарний | |||||||||||
| 1 – 2 2 – 3 3 – 4 8 – 9 10 – 9 9 – 4 4 – 5 11–12 13 – 12 12 – 5 5 – 6 6 – 7 | 6,а 9,а; І 9,г; 12,б 6,г; 9,б 6,в; 7,а 9,в; 10,а 10,г; 13,б 7,г; 10,б 7,в; 8,а 10,в; 11,а 11,д; 14,б 11,г; 14,в; ІІ | – 6,а 6,а; 9,а; І – – 6,г,в; 7,а;9,б 6,а,г,в; 7,а; 9; 10,а; 12,б; І – – 7,г,в; 8,а; 10,б 6,а,г,в; 8,а; 9; 10; 11,а; 12,б; 13,б; І 6,а,г,в; 7,а,г,в; 8,а; 9; 10; 11,а,д; 12,б; 13,б; 14,б; І | 1,14 2,80 3,47 7,33 2,00 4,76 1,79 2,00 2,00 4,76 2,32 3,61 | 0,289 0,289 0,289 0,289 0,289 0,289 0,289 0,289 0,289 0,289 0,289 0,289 | 0,33 0,81 1,01 2,12 0,58 1,38 0,52 0,58 0,58 1,38 0,67 1,05 | – 0,33 1,14 – – 0,58+2,12 2,15+4,08 – – 0,58+0,58 6,75+2,54 9,96 | 0,33 1,14 2,15 2,12 0,58 4,08 6,75 0,58 0,58 2,54 9,96 11,01 | 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,0 | 0,73 2,51 4,73 4,66 1,28 9,00 14,86 1,28 1,28 5,60 21,91 22,02 | – 15,3 – – – – – – – – – 8,2 | – – 15,3 – – – 15,3 – – – 15,3 15,3 | – 15,3 15,3 – – – 15,3 – – – 15,3 23,5 | 0,73 17,81 20,03 4,66 1,28 9,00 30,16 1,28 1,28 5,60 37,21 45,52 |
Розрахункова витрата з кварталів (графа 10) виходить множенням середньої сумарної витрати ділянки з кварталів на коефіцієнт нерівномірності. Підсумовуючи розрахункову витрату (графа 10) із зосередженою (графа 13), одержуємо розрахункову витрату ділянки (графа 14).
Після складання відомості витрат по ділянках приступаємо до розрахунку ділянок мережі, використовуючи таблиці або номограми. В даному випадку розрахунок проведений по таблицях в додатку Д.
Результати заносяться до розрахункової відомості, яка в табл. 8.3 складена для головного колектора даного району. Оскільки рельєф місцевості майже плоский, то приймаємо мінімальні ухили труб, щоб уникнути їх значного заглиблення. Ділянка 1—2 верхова. Вона є безрозрахунковою, оскільки при витраті 0,73 л/с забезпечити мінімальну незамулюючу швидкість неможливо. Приймаємо для цієї ділянки діаметр 200 мм і мінімальний ухил Iмін = 0,005.
Наступна ділянка 2—3 є розрахунковою: витрата Q = 17,81 л/с; для отримання меншої величини падіння приймаємо d = 250 мм і ухил Iмін = 0,0039. Визначаємо по таблицях наповнення 
і швидкість V = 0,73 м/с, що близьке до мінімальної допустимої швидкості Vн = 0,7 м/с. Тому зменшення ухилу для цієї ділянки неприпустимо в порівнянні з прийнятим.
Аналогічним чином розраховується і решта ділянок.
Початкову глибину закладання дна колектора в точці 1 (графа 16) приймаємо рівною 1,5 м. Відмітку дна каналу в точці 1 (графа 13) одержуємо як різницю відмітки поверхні землі (графа 9) і мінімальної глибини 1,50 м:
33,45 – 1,50 = 31,95.
Відмітку дна каналу в точціі 2 (графа 14) одержуємо як різницю між відміткою дна каналу в точці 1 (графа 13) і падінням каналу на ділянці 1—2 (графа 5):
31,950 – 1,555 = 30,395 м.
Таблиця 8.3-Відомість розрахунку колектора (до прикладу розрахунку 1)
| Ділянка | Розрахункова витрата, л/с | Довжина ділянки, м | Ухил дна каналу | Спадання каналу, м | Діаметр, мм | Глибина потока води в каналі | Позначка | Швидкість,м/с | Глибина залягання дна каналу, м | ||||||||
| Частика діаметра | мм | Поверхні землі | Поверхні води | Дна канала | |||||||||||||
| початок | кінець | початок | кінець | початок | кінець | початок | кінець | середня | |||||||||
| 1– 2 2 – 3 3 – 4 4 – 5 5 – 6 6 – 7 | 0,73 17,81 20,03 30,16 37,21 45,52 | 0,0050 0,0039 0,0036 0,0027 0,0024 0,0021 | 1,555 1,112 1,170 0,675 0,612 0,504 | – 0,500 0,550 0,575 0,525 0,625 | – 0,125 0,138 0,173 0,181 0,219 | 33,45 33,50 33,27 32,84 32,71 32,56 | 33,50 33,27 32,84 32,71 32,56 32,44 | – 30,395 29,283 28,113 27,438 26,826 | – 29,283 28,113 27,438 26,826 26,322 | 31,950 30,270 29,145 27,940 27,254 26,607 | 30,395 29,158 27,975 27,265 26,642 26,103 | 0,30 0,73 0,72 0,72 0,73 0,72 | 1,50 3,23 4,12 4,90 5,46 5,95 | 3,10 4,11 4,86 5,44 5,92 6,34 | 2,30 3,67 4,49 5,17 5,69 6,15 |
Глибину закладання дна каналу в точці 2 визначаємо, віднімаючи від відмітки 33,50 м (графа 10) відмітку 30,395 м (графа 14): 33,50 – 30,395 = 3,10м. Оскільки ділянка 1—2 «нерозрахункова», то приймаємо відмітку поверхні води на початку ділянки 2—3 в точці 2 (графа 11), рівною відмітці дна труби в кінці ділянки 1—2, тобто 30,395 м. Відмітку поверхні води в точці 3 визначаємо як різницю між відміткою поверхні води в точці 2 (графа 11) і падінням каналу (графа 5) на ділянці 2—3:
30,395 – 1,112 = 29,283 м.
Далі визначаємо відмітку дна каналу на початку ділянки 2—3 (графа 13) і в кінці його (графа 14). Для цього віднімаємо від відмітки 30,395 м глибину потоку в каналі (графа 8) на ділянці 2—3:
30,395 – 0,125 = 30,270 м
і в кінці ділянки (графа 14):
29,283 – 0,125 = 29,158 м.
Далі розрахунок ведемо, проектуючи з'єднання труб по «рівнях води», тобто приймаємо відмітку поверхні води на початку ділянки 3—4 (графа 11) рівною відмітці поверхні води в кінці ділянки 2—3 (графа 12). Отже, в точці 3 (графа 11) відмітка поверхні води рівна 29,283 м.
Вказаним способом заповнюємо всі графи розрахункової відомості.
Як видно з розрахунку, в кінці колектора (в точці 7) виходить значне заглиблення лотка труби. Подальше заглиблення є нераціональним. Тому в точці 7 або поблизу цього місця слід проектувати станцію перекачування.
Повздовжній профіль розрахованого колектора показаний на рис. 8.1, б.
Приклад 2. Запроектувати каналізаційну мережу для частини території, представленої на рис. 8.2. Об'єктом каналізації є житлові квартали і два промислові підприємства. Рельєф місцевості перетнутий, густина населення 210 чол. на 1 га нетто.
Район обладнаний внутрішнім водопроводом і каналізацією. Зосереджені витрати складають для підприємства 1 — 13,1 л/сік і для підприємства II — 17,2 л/сік.
Проектування каналізаційної мережі для даного району проводимо по перетнутій схемі, враховуючи рельєф місцевості.
Вуличні колектори прокладаються по нижній частині кварталів, а потім перпендикулярними лініями вуличної мережі стічні води відводяться до збірного колектору. Відомість каналізуємих площ наведена в табл. 8.4.
Таблиця 8.4 - Відомість каналізуємих площ (приклад розрахунку 2)
| Позначення кварталів і ділянок | Площа, га | Позначення кварталів і ділянок | Площа, га |
| 11, а 11, б | 3,50 3,65 6,00 7,13 9,63 | 7,00 13,83 1,56 2,50 6,44 |
Норму водовідведення приймаємо 130 л/добу на одну людину.
Середній питомий сток
л/с на 1 га.
Відомість розрахункових витрат наведена в табл. 8.5, а розрахункова відомість колектора — в табл. 8.6.
У даному випадку рельєф місцевості є сприятливим і каналізаційна мережа може бути запроектована з ухилами, рівними ухилу місцевості.
Так, на ділянці 1—2 ухил рельєфу місцевості, визначений по відмітках поверхні землі на початку і в кінці, складає 0,0066. Якщо прийняти колектор з ухилом 0,006, то швидкість в трубі d = 200 мм при Q = 2,44 л/с буде 0,48 м/с і наповнення 
. Ділянка є «нерозрахунковою». Збільшувати ухил не має сенсу, оскільки наповнення ще більше зменшиться. Наступна ділянка має ухил поверхні землі 0,00664. При Q = 18,1 л/с, ухилі колектора 0,006 і діаметрі 250 мм швидкість буде більше мінімальної «незамулюючої». На решті ділянок швидкості виходять ще більшими. Глибини потоків на окремих ділянках, залежно від ухилу, будуть більше або менше глибини потоків ніж на попередній ділянці.
а — план каналізаційної мережі; б — повздовжній профіль головного колектора.
Рис. 8.2-Приклад розрахунку 2
Таблица 8.5 - Відомість витрат стічних вод (до прикладу розрахунку 2)
| Ділянки | Номера площ стоку і промислових підприємств | площа стоку ділянки, га | середній питомий сток, л/с на 1 га | Середня витрата кварталів, л/с | коефіцієнт нерівномірності побутової витрати з кварталів кварталов | Розрахункові витрати, л/с | |||||||
| власні | притоків | власна витрата ділянки | витрата притоків | сумарна витрата | із кварталів | зосереджена | загальна сумарна витрата | ||||||
| власні | притоку | сумарна | |||||||||||
| 1 – 2 2 – 3 3 – 4 9 – 4 4 – 5 10 – 5 5 – 6 11 – 12 12 – 13 14 – 13 13 – 6 6 – 7 15 – 16 16 – 17 18 – 17 17 – 7 7 – 8 | 11, а 11б, 1 – – 17, ІІ – – – – – | – 11, а 11, І – 11, 14, І – 11, 14, 17, І, ІІ – – 12, 15 11, 12, 14, 15, 17, 18, І, ІІ – – 13, 16 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, І, ІІ | 3,50 3,65 – 9,63 – 1,56 2,50 6,00 – 7,00 – 6,44 7,13 – 13,83 – – | 0,318 0,318 0,318 0,318 0,318 0,318 0,318 0,318 0,318 0,318 0,318 0,318 0,318 0,318 0,318 0,318 0,318 | 1,11 1,16 – 3,06 – 0,50 0,80 1,91 – 2,23 – 2,05 2,27 – 4,40 – – | – 1,11 2,27 – 2,27+3,06 – 5,33+0,5 – 1,91 – 1,91+2,23 6,63+4,14 – 2,27 – 2,27+4,40 12,82+6,67 | 1,11 2,27 2,27 3,06 5,33 0,50 6,63 1,91 1,91 2,23 4,14 12,82 2,27 2,27 4,40 6,67 19,49 | 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,0 2,2 2,2 2,2 2,2 2,0 | 2,44 5,00 5,00 6,74 11,72 1,10 14,58 4,20 4,20 4,91 8,12 25,64 5,00 5,00 9,69 14,68 39,00 | – 13,1 – – – 17,2 – – – – – – – – – – – | – – 13,1 – 13,1 – 13,1+17,2 – – – – 30,3 – – – – 30,3 | – 13,1 13,1 – 13,1 17,2 30,3 – – – – 30,3 – – – – 30,3 | 2,44 18,10 18,10 6,74 24,82 18,30 44,88 4,20 4,20 4,91 9,12 55,94 5,00 5,00 9,69 14,68 69,30 |
Таблиця 8.6 - Відомість розрахунку колектора (приклад розрахунку 2)
| Позначення ділянки | Розрахункова витрата, л/с | Довжина ділянки, м | Ухил дна каналу | падіння каналу, м | dd, мм | Глибина потоку води в каналі | Відмітки, м | Швидкість, м/с | Глибина заставляння дна каналу, м | ||||||||
| частка діаметру | мм | поверхні землі | поверхні води | дна каналу | |||||||||||||
| на початку | у кінці | на початку | у кінці | на початку | у кінці | на початку | у кінці | середня | |||||||||
| 1 – 2 2 – 3 3 – 4 4 – 5 5 – 6 6 – 7 7 – 8 | 2,44 18,10 18,10 24,82 44,88 55,94 69,30 | 0,0060 0,0060 0,0175 0,0375 0,0050 0,0080 0,0180 | 0,918 0,750 13,913 6,375 1,250 4,720 3,150 | – 0,442 0,328 0,316 0,601 0,595 0,525 | – 0,111 0,082 0,079 0,180 0,179 0,158 | 66,91 68,86 68,03 54,10 47,74 46,48 41,83 | 68,86 68,03 54,10 47,74 46,48 41,83 38,61 | - 66,992 66,214 52,298 45,923 44,672 39,931 | - 66,242 52,301 45,923 44,673 39,925 36,781 | 67,910 66,882 66,132 52,219 45,473 44,493 39,773 | 66,992 66,132 52,219 45,844 44,493 39,773 36,623 | 0,48 0,86 1,28 1,85 1,01 1,28 1,85 | 2,00 1,98 1,90 1,88 2,00 1,99 2,06 | 1,87 1,90 1,88 1,90 1,99 2,06 1,99 | 1,94 1,94 1,89 1,89 2,00 2,03 2,03 |
У випадку, якщо глибина потоку на нижній ділянці менше глибини вище розміщеної ділянки, то відмітки дна каналу для кінця вище розміщеної ділянки і початку нижньої повинні бути однаковими, тобто проводиться рівняння дна колектора, а не «рівня води».
Як видно, середня глибина прокладки каналізації в цих умовах вельми близька до глибини промерзання грунту для даного району (в даному прикладі 1,8 м).
Повздовжній профіль розрахованого колектора показаний на рис. 8.2, б. На профіль наносяться результати гідравлічного розрахунку і вказуються точки, у яких змінюються витрати, ухили і діаметри.На схемі траси колектора виконується розбивка колодязів ( червона лінія). Під проектною лінією пишуться основні розрахункові дані: витрата, швидкість, наповнення.
Позначки лотка, поверхні землі і глибина записуються з двома десятковими знаками.Усі дані, отримані в процесі проектування пишуться червоним, позначки поверхні землі -чорним кольором.
Додаток А
Загальні коєфіцієнти нерівномірності водовідведення побутових стічних вод
| Загальний К нерівномірності притоку стічних вод | Середня витрата стічних вод | |||||
| Кмак. | 2,5 | 2,1 | 1,9 | 1,7 | 1,6 | 1,55 |
| Кмін | 0,39 | 0,45 | 0,5 | 0,55 | 0,59 | 0,62 |
Додаток Б
Мінімальний діаметр труб
| Призначення мереж каналізації | Мережі каналізації | ||
| побутова і виробнича | загальсплавна | дощова | |
| Дворова мережа Внутріквартальна, селищна, заводська мережі Те ж » Вулична мережа Те ж » Приєднання від дощеприймальників Те ж Дюкери | – – – – – | – – 300* – 300* 200–250 300* | – – 300* – 300* 200–250 300* |
* При особливо несприятливому рельєфі місцевості і тільки на окремих ділянках мережі.
Додаток В
Розрахунки наповнення в трубопроводах
| Призначення мережі каналізації |  при діаметрах, мм | |||
| 150-300 | 350–450 | 500–900 | Понад 900 | |
| 1. Побутова а) труби круглого перетину – розрахунковий нормальний режим ** б) те ж, при короткочасному пропуску душових, банно-прачечных й інших вод в) труби будь-якої форми перетину висотою Н=900 мм і більш 2. Дощова і загальносплавна 3. Виробнича: а) умовно-чисті води б) забруднені води | 0,6 1,0 | 0,7 1,0 | 0,75 1,0* | 0,8 – |
| Приймається равним 0,8Н | ||||
| 1,0 1,0 0,7 | 1,0 1,0 0,8 | 1,0 1,0 0,85 | 1,0 1,0 1,0 |
* Тільки для діаметра 500 мм
** Н.Ф. Федоров рекомендує підвищувати наповнення для побутової каналізації на 0,05 проти зазначеного.
Додаток Г